Vědci vytvořili systémy Nanodiamond-Antenna, které zachycují téměř veškeré světlo z diamantových vad a odemknou hlavní krok k praktické kvantové komunikaci a snímání technologií.
Vědci z Hebrejská univerzita v Jeruzalémě a Humboldt University v Berlíně objevila metodu, jak zachytit téměř veškeré světlo emitované mikroskopickými nedostatky v diamantů, známé jako barevné centra. Jejich přístup zahrnuje umístění nanodiamondů do speciálně navržených hybridních nanoantennas s mimořádnou přesností.
Tato technika umožnila týmu dosáhnout rekordu foton Sběr při pokojové teplotě, rozhodujícím milníkem pro rozvoj kvantových technologií, jako jsou kvantové senzory a bezpečná kvantová komunikace. Výzkum byl uznán jako doporučený článek v APL Quantum.
Diamanty byly vždy obdivovány pro svou brilanci, ale tato studie ukazuje, jak jejich jiskra může sloužit mnohem pokročilejšímu účelu. Společně se týmům z Jeruzaléma a Berlína podařilo dosáhnout téměř dokonalé sbírky nejmenších signálů světla-individuálních fotonů-ze středisek dusíku (NV). Tyto defekty v diamantových krystalech hrají zásadní roli při vývoji kvantových počítačů nové generace, ultra citlivých senzorů a komunikačních systémů určených pro kvantovou éru.
Role středisek NV
Centra NV jsou mikroskopické nedokonalosti v diamantové struktuře, které mohou působit jako kvantové „spínače světla“. Emitují jednotlivé částice světla (fotony), které nesou kvantové informace. Problémem byl dosud, že většina tohoto světla je ztracena ve všech směrech, což ztěžuje zachycení a použití.
Tým hebrejské univerzity společně se svými výzkumnými partnery z Berlína vyřešil tuto výzvu tím, že vložil nanodiamonds obsahující centra NV do speciálně navržených hybridních nanoantennas.
Tyto antény, postavené z vrstev kovových a dielektrických materiálů v přesném vzoru Bullseye, vedou světlo v dobře definovaném směru místo toho, aby jej nechaly rozptýlit. Pomocí ultra-precizního umístění vědci umístili nanodiamondy přesně na anténní centrum-s několika miliardou metru.
Rekordní výsledky
Představováno v APL QuantumVýsledky jsou významné: nový systém může shromažďovat až 80% emitovaných fotonů při teplotě místnosti. Toto je dramatické zlepšení ve srovnání s předchozími pokusy, kde byl použitelný pouze malý zlomek světla.
Prof. Rapaport vysvětlil: „Náš přístup nás přibližuje k praktickým kvantovým zařízením. Díky zefektivnění sběru fotonů otevíráme dveře technologiím, jako je bezpečná kvantová komunikace a ultra citlivé senzory.“
Dr. Lubotzky dodal: „Co nás vzrušuje, je to, že to funguje v jednoduchém designu založeném na čipu a při pokojové teplotě. To znamená, že může být integrován do systémů v reálném světě mnohem snadněji než dříve.“
Výzkum demonstruje nejen chytré inženýrství, ale také potenciál diamantů mimo šperky. S Quantum Technologies závodící na aplikace v reálném světě by tento záloha mohl pomoci připravit cestu pro rychlejší a spolehlivější kvantové sítě.
Reference: „Blížící se sběr jednoty fotonů z center NV prostřednictvím ultra-precise umístění nanodiamondů v hybridních nanoantennech“ od Boaz Lubotzky, Hamza Abudayeh, Niko Nikolay, Oliver Benson a Ronen Rapaport, 17. září 2025, APL Quantum.
Doi: 10.1063/5.0272913
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
Sledujte nás Google, Objevita Zprávy.
