Fysiker från Humboldt-universitetet i Berlin har genererat och upptäckt fotoner från
Forskare har integrerat individuella qubits (quantumbitar) till optimerade diamantnanostrukturer. De är tusen gånger tunnare än ett människohår och tillåter riktad överföring av emitterade fotoner genom en optisk fiber.
NV centrum eller kväverubstituerad vakans är enfrån diamantdefekter, som uppstår när en kolatom avlägsnas från kristallgittret och den resulterande tomheten binder till kväve. I tidigare studier har forskare visat att sådana lediga platser kan användas som en källa till enstaka fotoner.
Men vid tillverkning av nanostrukturer, ytanmaterial skadas på atomnivå och fria elektroner skapar okontrollerat brus för de genererade ljuspartiklarna. Det orsakar fotonfrekvensfluktuationer, vilket förhindrar framgångsrika kvantoperationer såsom intrassling.
För att övervinna denna begränsning, forskareanvände ett diamantmaterial med en relativt hög densitet av kväveatomer i kristallgittret. Studien visade att det är möjligt att generera fotoner med stabila frekvenser i ett sådant material. Även om fysiken i denna process inte är helt förstådd och kräver ytterligare studier, tror forskare att ett stort antal kvävesubstituerade vakanser skyddar kvantljuskällan från elektroniskt brus på ytan av nanostrukturen.
För att säkerställa dataöverföring med acceptabelkommunikationshastigheter över långa avstånd i ett kvantnätverk måste alla fotoner samlas i optiska fibrer och överföras utan förlust. Samtidigt ska de alla ha samma färg (samma frekvens). Studien bekräftar förmågan att överföra data utan brus. Med hjälp av denna teknik kan dessutom de nuvarande kommunikationshastigheterna mellan distribuerade kvantsystem ökas med mer än 1 000 gånger i framtiden.
Läs mer:
En röd gloria blossade upp över Italien. Nu har dess natur förklarats
Utnämnt ett sätt att minska aptiten utan operation
Chia-fröexperiment bekräftar Alan Turings berömda matematiska modell
På omslaget: En konstnärlig illustration av användningen av defekter i diamanter för att generera enstaka fotoner. Bild: HU Berlin, AG Integrierte Quantenphotonik