Фізики подолали електронний шум і забезпечили генерацію квантовим джерелом світла фотонів із заданою частотою за допомогою дефектів в алмазі.
Фізики з Університету імені Гумбольдта в Берліні вперше генерували і реєстрували фотони зі стабільними частотами, що випускаються азото-заміщеними вакансіями в алмазних наноструктурах. Технологія підійде для розвитку квантового інтернету.
Вчені інтегрували окремі кубіти (квантові біти) в оптимізовані алмазні наноструктури. Вони в тисячу разів тонше людського волосся і дозволяють направлено передавати випромінювані фотони по оптоволокну.
NV-центр або азото-заміщена вакансія — це один з дефектів алмазу, який виникає при видаленні з кристалічної решітки атома вуглецю і зв’язуванні утвореної вакансії з азотом. У попередніх дослідженнях вчені показали, що такі вакансії можна використовувати в якості джерела одиночних фотонів.
Але при виготовленні наноструктур поверхня матеріалу пошкоджується на атомарному рівні, а вільні електрони створюють неконтрольований шум для світлових частинок. Він викликає флуктуації частоти фотонів, перешкоджаючи успішним квантовим операціями, таким як заплутування.
Щоб подолати це обмеження, дослідники використовували алмазний матеріал з відносно високою щільністю атомів азоту в кристалічній решітці. Дослідження показало, що в такому матеріалі можна генерувати фотони зі стабільними частотами. Хоча фізика цього процесу до кінця незрозуміла і вимагає додаткового вивчення, вчені вважають, що велика кількість азото-заміщених вакансій захищає квантове джерело світла від електронного шуму на поверхні наноструктури.
Щоб забезпечити передачу даних з прийнятними швидкостями зв’язку на великі відстані у квантовій мережі, все фотони повинні збиратися в оптичних волокнах і передаватися без втрат. При цьому всі вони повинні мали однаковий колір (одну і ту ж частоту). Дослідження підтверджує можливість передавати дані без шумів. Більш того, за допомогою цієї технології поточні швидкості зв’язку між розподіленими квантовими системами в перспективі можуть бути збільшені більш ніж в 1 000 разів.