«Металинзы» на основе алмаза могут концентрировать свет с помощью дефектов

Ученые Пенсильванского университета использовали дефекты в кристаллической решетке алмаза, чтобы создать «металинзы», которые концентрируют излучение. Это поможет в разработке квантовых устройств и технологий для передовых вычислений, безопасной связи и точного зондирования. Статья ученых опубликована в журнале Nature Communications.

Квантовые технологии основаны на единицах квантовой информации, известных как кубиты. В отличие от бинарных вычислительных систем, где данные принимают форму только нулей или единиц, спин электрона в кубитах может принимать еще и третье значение: суперпозицию двух разнонаправленных состояний. Кубиты из алмазов представляют особый интерес для ученых, поскольку их квантово-механические свойства, включая суперпозицию, существуют при комнатной температуре, в отличие от многих других потенциальных материалов для кубитов. Однако собрать информацию из одного атома очень сложно.

Эту проблему в случае алмаза решили ученые из Пенсильванского университета. Они разработали способ модификации поверхности алмаза, который делает возможным сбор излучения внутри дефектов его кристаллической структуры. Эти модифицированные алмазы получили название «металинзы». Они содержит наноразмерные особенности, которые искривляют и собирают свет, испускаемый дефектами, несмотря на то что сама поверхность алмаза остается плоской.

Известно, что небольшие дефекты в алмазах, называемые вакансионными центрами азота, содержат электронные спины, которыми можно манипулировать при комнатной температуре, в отличие от многих других квантовых систем, требующих температур, приближающихся к абсолютному нулю. Каждый такой центр излучает свет, который предоставляет информацию о квантовом состоянии спина.

«Мы использовали концепцию метаповерхности для разработки и изготовления структуры на поверхности алмаза, которая действует как линза для сбора фотонов из одного кубита в алмазе и направления их в оптическое волокно, тогда как ранее для этого требовался большой оптический микроскоп, — говорит Бассетт. — Это первый ключевой шаг в нашей работе по созданию компактных квантовых устройств, которые не требуют помещения, полного электроники и сложных оптических компонентов».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.