Пробив в технологиите, използващи диаманти, може да изведе квантовата комуникация и ултрачувствителните сензори от лабораторията в реалния свят, предаде израелската новинарска агенция ТПС.

Израелски и немски учени обявиха разработването на метод за улавяне на почти цялата светлина, излъчвана от микроскопични дефекти в диамантите – напредък, който би могъл да направи квантовите устройства по-бързи, по-надеждни и по-лесни за интегриране в съществуващи системи.

Изследователи от Еврейския университет в Йерусалим, в сътрудничество с Хумболтовия университет в Берлин, се фокусираха върху азотни вакантни (NV) центрове, малки несъвършенства в диамантените кристали, които излъчват единични частици светлина или фотони, носещи квантова информация. Тези фотони са от съществено значение за разработването на квантови компютри от следващо поколение, сигурни комуникации и прецизни сензори. Досега по-голямата част от тази светлина се разсейваше във всички посоки, което затрудняваше практическото ѝ приложение.

Чрез вграждане на нанодиаманти, съдържащи азотни вакантни центрове, в специално проектирани хибридни наноантени, изследователите успяха да насочат светлината в точна посока, вместо да я оставят да се разсее. Антените, изградени от слоеве метал и диелектрични материали в модел тип концентрични кръгове, работят най-добре, когато нанодиамантите са позиционирани точно в центровете си – до няколко милиардни от метъра. Резултатът е драматично подобрение: до 80 процента от фотоните се улавят при стайна температура, което е голям скок спрямо предишните методи.

Констатациите са публикувани в рецензираното списание „Ей Пи Ел Куантум“ (APL Quantum).

„Това ни доближава много до практични квантови устройства“, каза проф. Кармайкъл Рапапорт от Еврейския университет. „Като правим събирането на фотони по-ефективно, ние отваряме вратата към технологии като сигурна квантова комуникация и ултрачувствителни сензори“.

Д-р Йонатан Лубоцки добави: „Това, което ни вълнува, е, че това работи в опростен, чип-базиран дизайн и при стайна температура. Това означава, че може да се интегрира в реални системи много по-лесно от преди“.

Напредъкът показва, че диамантите, отдавна ценени заради блясъка си, могат да бъдат и важни инструменти в най-съвременните технологии. Като позволява на учените да контролират и събират единични фотони с безпрецедентна ефективност, тази работа би могла да ускори внедряването на квантови мрежи, да подобри производителността на квантовите компютри и да даде възможност за сензори, способни да откриват и най-малките промени в околната среда.

Ефективното събиране на фотони е от решаващо значение за квантово защитените комуникации, което би могло да направи трансфера на данни практически неуязвим за хакване. Тъй като квантовите сензори могат да откриват магнитни полета, температурни промени или други явления с безпрецедентна прецизност, изследването би могло да доведе до създаването на ултрачувствителни устройства за медицината, навигацията и материалознанието.

Освен това, дизайнът тип „чип“ означава, че тази технология би могла да бъде масово произвеждана и интегрирана в съществуващата електроника.

(Тази информация се разпространява по споразумение между БТА и ТПС)

Източник: БТА