Физики стали на шаг ближе к созданию квантовых компьютеров

В Университете ИТМО активно развивают направление диэлектрической нанофотоники – разрабатывают наноантенны на основе кремния и перовскитов. Недавно специалисты создали концепцию применения для этих целей наноалмазов.

По словам ученых, эти углеродные наноструктуры уникальны. В частности, они обладают высокими показателем преломления и теплопроводностью и практически не взаимодействуют с другими веществами. Для экспериментов они использовали искусственно созданные наноалмазы с так называемыми центрами азот-вакансия или NV-центрами. Их получают путем удаления атома углерода из кристаллической решетки алмаза и внедрения атома азота. При помощи света возможно управление электронным спином такого дефекта и запись квантовой инфрмации.

Изучив оптические свойства таких наноалмазов, исследователи пришли к выводу, что их можно усилить путем совмещения спектр люминесценции NV-центра с Ми резонансами алмазной наночастицы. При определенном положении NV-центра и соответствующем размере частицы время затухания люминесценции сокращается вдвое, а интенсивность сигнала возрастает, что облегчает запись и считывание информации.

Результаты экспериментов показали, что параметры наноалмазных антенн могут быть улучшены без применения дополнительных резонаторов. Для этого достаточно изменять положение вакансии и размер частиц. Кроме того, ученые разработали теоретическую модель поведения источников одиночных фотонов в алмазной оболочке и выяснили, что скорость их излучения возможно увеличить в десятки раз.

Разработка поможет облегчить и повысить эффективность управления излучением источников одиночных фотонов, что необходимо для создания квантовых компьютеров и оптических коммуникационных сетей нового поколения, сообщается на сайте ИТМО.