Дослідники розробляли системи нанодіамонду-антенна, які фіксують майже все світло від дефектів алмазів, розблокуючи головний крок до практичних технологій квантової комунікації та зондування.
Вчені з Єврейського університету Єрусалиму та Університету Гумбольдта в Берліні виявили метод захоплення майже всього світла, що випромінюється мікроскопічними недоліками в алмазах, відомих як кольорові центри. Їх підхід передбачає розміщення нанодіамонів у спеціально розроблені гібридні наноантени з надзвичайною точністю.
Ця методика дозволила команді досягти рекордних рекордів фотон Колекція при кімнатній температурі, важлива віха для просування квантових технологій, таких як квантові датчики та безпечні квантові комунікації. Дослідження було визнано представленою статтею в Quantum apl.
Діаманти завжди захоплювались своїм блиском, але це дослідження показує, як їх блиск може служити набагато більш досконалою метою. Працюючи разом, командам з Єрусалиму та Берліна вдалося досягти майже ідеальної колекції найменших сигналів світла-індивідуальні фотони-проводяться з центрів азоту (NV). Ці дефекти алмазних кристалів відіграють життєво важливу роль у розробці квантових комп’ютерів наступного покоління, надчутливих датчиків та систем зв’язку, розроблених для квантової епохи.
Роль NV центрів
Центри NV – це мікроскопічні недосконалості в алмазній структурі, які можуть діяти як квантові «вимикачі світла». Вони випромінюють одиночні частинки світла (фотони), які несуть квантову інформацію. Проблема до цього часу полягала в тому, що значна частина цього світла втрачається в усіх напрямках, що ускладнює захоплення та використання.
Команда івритського університету разом зі своїми науково -дослідними партнерами з Берліна вирішила цей виклик, вставляючи нанодіамди, що містять центри NV, у спеціально розроблені гібридні наноантени.
Ці антени, побудовані з шарів металевих та діелектричних матеріалів у точному малюнку Bullseye, керують світлом у чітко визначеному напрямку, а не дозволяти йому розсіюватися. Використовуючи ультра-точне позиціонування, дослідники розмістили нанодіамонди точно в центрі антени-на кілька мільярдів метра.
Рекордні результати
Представлений у Quantum aplРезультати важливі: нова система може збирати до 80% випромінюваних фотонів при кімнатній температурі. Це драматичне поліпшення порівняно з попередніми спробами, де була корисна лише невелика частка світла.
Професор Рапапорт пояснив: “Наш підхід наближає нас до практичних квантових пристроїв. Зробивши колекцію фотонів більш ефективним, ми відкриваємо двері в такі технології, як захищена квантова комунікація та надчутливі датчики”.
Доктор Любоцкі додав: “Що нас хвилює, це те, що це працює в простому, на основі мікросхеми, і при кімнатній температурі. Це означає, що він може бути інтегрований у реальні системи, набагато легше, ніж раніше”.
Дослідження демонструє не просто розумну інженерію, а й потенціал алмазів поза ювелірними виробами. Завдяки квантовій технології, що проходять до реальних програм, цей аванс може допомогти прокласти шлях для швидших, надійних квантових мереж.
Довідка: «Підхід до колекції фотонів Unity з NV-центрів за допомогою ультра-точного позиціонування нанодіамондів у гібридних наноантенах» Боаз Лубоцкі, Хамза Абудей, Ніко Ніколай, Олівер Бенсон та Ронен Рапапорт, 17 вересня 2025, Quantum apl.
Doi: 10.1063/5.0272913
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня ScitechDaily.
Слідкуйте за нами в Google, Discover та News.
