Os nanocristais de diamante, ou seja, os nanodiamantes, que hospedam defeitos pontuais, como centros de vacância de nitrogênio (NV), são um material quântico promissor.
Um requisito central para realizar aplicações práticas é a colocação de centros NV individuais à vontade em circuitos integrados. Isso é fundamental para a implementação de tecnologias quânticas, levando a várias oportunidades interessantes e campos emergentes, como computadores quânticos, comunicações quânticas e metrologia quântica.

No entanto, uma rota flexível e universal ainda é necessária para alcançar precisão em nanoescala, escalabilidade, custo-benefício e acoplamento eficiente com uma ampla gama de circuitos nanofotônicos.

Vários métodos, como a sofisticada abordagem de nanomanipulação "pick-and-place", foram desenvolvidos para posicionar os nanodiamantes com centros NV em vários substratos e circuitos. No entanto, esse pré-requisito continua a sofrer com a precisão grosseira de posicionamento, baixo rendimento e complexidade do processo.

A equipe liderada pelo Dr. Ji Tae Kim do Departamento de Engenharia Mecânica e Dr. Zhiqin Chu da Engenharia Elétrica e Eletrônica da Universidade de Hong Kong (HKU) desenvolveu um método de impressão de nanoprecisão para vacância de nitrogênio (NV) centros em diamante no nível quântico, atendendo aos requisitos tecnológicos.

Essa nova abordagem é prática e econômica, abrindo caminho para a fabricação de dispositivos de processamento de informações quânticas, computação quântica e dispositivos de biossensores.

A conquista da pesquisa foi publicada em Advanced Science em um artigo intitulado "On-Demand, Direct Printing of Nanodiamonds at the Quantum Level."

O centro NV é um defeito pontual na rede do diamante e é o defeito mais comum em nanodiamantes. Ele surgiu como uma potência para sistemas quânticos devido aos seus estados quânticos robustos, mesmo à temperatura ambiente, enquanto outros sistemas quânticos, como o dispositivo de interferência quântica supercondutor, só podem operar em temperaturas criogênicas, ou seja, de -150 graus C (-238 graus F) a zero absoluto (-273 graus C ou -460 graus F).

Especificamente, este dispositivo de estado sólido semelhante a um átomo, com seus graus de liberdade de rotação oticamente endereçáveis, fornece as principais funcionalidades para servir como bit quântico e/ou sensor quântico em processadores quânticos de estado sólido.

'O diamante é o material mais duro, por isso é difícil de criar'

Os pesquisadores desenvolveram uma maneira inovadora de lidar com esse problema. Eles utilizaram a distribuição elétrica de gotículas líquidas carregadas de nanodiamantes com subattolitro (<10 ^-18 litro) para colocar centros NV diretamente em substratos universais.

"Até onde sabemos, a técnica desenvolvida, pela primeira vez, mostra precisão posicional de sub-comprimento de onda, controle de quantidade em nível de defeito único e recursos de padronização de forma livre, atendendo aos requisitos tecnológicos que marcam um avanço significativo na fabricação de dispositivos quânticos. ", disse o Dr. Chu Zhiqin. + Explorar mais

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