Учёные из Сити-колледжа Нью-Йорка представили работу, которая может изменить подход к квантовым коммуникациям и сенсорным технологиям. Эксперимент показал, что квантовый излучатель — NV-центр в алмазе — способен неожиданным образом взаимодействовать со специально созданной фотонной структурой при его перемещении с помощью сканирующего зонда.
Команда под руководством профессора физики Карлоса А. Мерилеса обнаружила, что-то, что раньше считалось недостатком NV-центров — широкий и нестабильный спектр излучения, — может быть полезным. Оказалось, что именно эти свойства позволяют формировать свет новыми способами и закладывают основу для инновационных методов связи на квантовом уровне.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.
Такое взаимодействие может стать решающим для квантовых вычислений и коммуникаций. Оно открывает возможность решить проблему спектральной диффузии, которая мешала надёжному запутыванию спинов и фотонов. Новый подход обещает реализовать это прямо на чипе, что приблизит создание практических квантовых устройств.
Работа также показала, что NV-центры можно использовать как мощный инструмент для зондирования фотонных структур. Учёные смогли воссоздать детализированные изображения фотонных мод с учётом поляризации и высокой контрастностью.
"Помимо фотонных структур, эта чувствительность к поляризации в будущем может быть применена для обнаружения хиральных молекул, которые играют ключевую роль в биологии и медицине", — отметил Карлос А. Мерилес.
Таким образом, исследование демонстрирует, что NV-центры способны выйти за рамки чисто квантовых экспериментов и стать универсальным инструментом для точных измерений, открывая перспективы в самых разных областях — от фотоники до биомедицины.
Команда планирует продолжить работу в двух направлениях: более глубоко изучать взаимодействие квантовых излучателей с фотонными структурами и разрабатывать новые сенсорные технологии на основе того же принципа.