Алмаз - перспективный материал для хранения квантовой информации, но сигналы от встроенных в него квантовых битов часто бывают нестабильными и непоследовательными. Группа учёных из Стэнфордского университета использовала мощный микроскоп, чтобы заглянуть вглубь атомной структуры алмаза и выяснить, что разнообразие его внутренних граней и доменов во многом объясняет такие свойства. Их открытие поможет исследователям лучше понять и контролировать квантовые свойства алмаза, что важно для развития квантовых сенсоров, коммуникаций и вычислений.
Учёные обнаружили, что разнообразие внутренних доменов алмаза, каждый из которых имеет свою уникальную атомную структуру, во многом объясняет нестабильность сигналов от встроенных в него квантовых битов. Группа из Стэнфорда использовала сверхмощный микроскоп, чтобы детально изучить эти внутренние грани алмаза и связать их с характеристиками испускаемых фотонов.
Оказалось, что положение и деформация вакансий (пустот) в кристаллической решётке алмаза сильно влияют на свойства испускаемых фотонов. Вакансии, находящиеся в соседних доменах с разной ориентацией атомов, могут генерировать фотоны с заметно отличающимися цветом и яркостью. Учёные обнаружили, что даже вакансии, расположенные всего в 5 нанометрах друг от друга, могут давать совершенно разные сигналы.
Таким образом, исследователи показали, что алмаз нельзя рассматривать как единый источник фотонов - он состоит из множества микроскопических доменов, каждый из которых ведёт себя как отдельный квантовый излучатель. Это объясняет, почему ранее наблюдались размытые и непоследовательные сигналы от квантовых битов в алмазе.
Открытие Стэнфордской группы поможет учёным лучше понять и контролировать квантовые свойства алмаза, что критически важно для развития квантовых технологий, таких как сверхточные сенсоры, защищённые коммуникационные сети и квантовые вычисления. Теперь, вооружившись знаниями о внутренней структуре алмаза, исследователи смогут создавать более стабильные и надёжные квантовые системы на его основе.
Источник:
DOI: 10.1073/pnas.2308247121
-------------------------------------
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте лайк или напишите комментарий, а также подписывайтесь на наши страницы на других площадках, в том числе на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!