p Ao criar dispositivos nanofios baseados em diamante, uma equipe de Harvard deu mais um passo no sentido de tornar possíveis as aplicações baseadas na ciência e tecnologia quântica. p O novo dispositivo oferece um brilhante, fonte estável de fótons únicos em temperatura ambiente, um elemento essencial para tornar prática a computação rápida e segura com luz.

p A descoberta pode levar a uma nova classe de dispositivos de diamante nanoestruturados adequados para comunicação quântica e computação, bem como áreas avançadas que vão desde sensoriamento biológico e químico até imagens científicas.

p Publicado na edição de 14 de fevereiro de Nature Nanotechnology, pesquisadores liderados por Marko Loncar, Professor Assistente de Engenharia Elétrica na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard (SEAS), descobriram que o desempenho de uma única fonte de fóton com base em um defeito de emissão de luz (centro de cor) no diamante poderia ser melhorado nanoestruturando o diamante e incorporando o defeito em um nanofio de diamante.

p Cientistas, na verdade, começou a explorar as propriedades dos diamantes naturais depois de aprender como manipular o spin do elétron, ou momento angular intrínseco, associado ao centro de cor de vacância de nitrogênio (NV) da gema. O estado quântico (qubit) pode ser inicializado e medido usando luz.

p O centro da cor "se comunica" emitindo e absorvendo fótons. O fluxo de fótons emitidos a partir do centro de cor fornece um meio de transportar as informações resultantes, fazendo o controle, capturar, e armazenamento de fótons essenciais para qualquer tipo de comunicação prática ou computação. Coletando fótons de forma eficiente, Contudo, é difícil, pois os centros das cores estão embutidos no interior do diamante.

p "Isso representa um grande problema se você deseja fazer a interface de um centro de cores e integrá-lo a aplicativos do mundo real, "explica Loncar." O que faltava era uma interface que conectasse o nano-mundo de um centro de cores com o macro-mundo de fibras ópticas e lentes. "

p O dispositivo de nanofio de diamante oferece uma solução, fornecendo uma interface natural e eficiente para sondar um centro de cor individual, tornando-o mais brilhante e aumentando sua sensibilidade. As propriedades ópticas aprimoradas resultantes aumentam a coleção de fótons em quase um fator de dez em relação aos dispositivos de diamante natural.

p "Nosso dispositivo nanofio pode canalizar os fótons que são emitidos e direcioná-los de maneira conveniente, "diz o autor principal Tom Babinec, um estudante de pós-graduação no SEAS.

p Avançar, o nanofio de diamante é projetado para superar obstáculos que desafiaram outros sistemas de última geração, como aqueles baseados em moléculas de corante fluorescente, pontos quânticos, e nanotubos de carbono - já que o dispositivo pode ser facilmente replicado e integrado a uma variedade de estruturas nanomaquinadas.

p Os pesquisadores usaram uma técnica de nanofabricação de cima para baixo para incorporar centros de cores em uma variedade de estruturas usinadas. Ao criar grandes matrizes de dispositivos em vez de apenas designs "únicos", a realização de redes e sistemas quânticos, que requerem a integração e manipulação de muitos dispositivos em paralelo, é mais como.

p "Consideramos este um passo importante e habilitador de tecnologia em direção a sistemas ópticos mais práticos com base nesta plataforma de material empolgante, "diz Loncar." Começando com esses sintéticos, amostras de diamante nanoestruturado, podemos começar a sonhar com os dispositivos e sistemas baseados em diamante que poderiam um dia levar a aplicações em ciência e tecnologia quântica, bem como em sensoriamento e imagem. "