Para peneliti merekayasa sistem nanodiamond-antenna yang menangkap hampir semua cahaya dari cacat berlian, membuka kunci langkah besar menuju komunikasi kuantum praktis dan teknologi penginderaan.
Para ilmuwan dari Universitas Ibrani Yerusalem dan Humboldt University di Berlin telah menemukan metode untuk menangkap hampir semua cahaya yang dipancarkan oleh cacat mikroskopis pada berlian, yang dikenal sebagai pusat warna. Pendekatan mereka melibatkan menempatkan nanodiamonds ke dalam nanoantennas hibrida yang dirancang khusus dengan presisi yang luar biasa.
Teknik ini memungkinkan tim untuk mencapai pemecahan rekor foton Pengumpulan pada suhu kamar, tonggak penting untuk memajukan teknologi kuantum seperti sensor kuantum dan komunikasi kuantum yang aman. Penelitian ini diakui sebagai artikel unggulan di APL Quantum.
Berlian selalu dikagumi karena kecemerlangan mereka, tetapi penelitian ini menunjukkan bagaimana kilauan mereka dapat memiliki tujuan yang jauh lebih maju. Bekerja bersama, tim-tim dari Yerusalem dan Berlin berhasil mencapai koleksi sinyal cahaya yang paling samar-foton individu-dipanaskan dari pusat nitrogen-vacancy (NV). Cacat ini dalam kristal berlian memainkan peran penting dalam mengembangkan komputer kuantum generasi berikutnya, sensor ultra-sensitif, dan sistem komunikasi yang dirancang untuk era kuantum.
Peran pusat NV
Pusat NV adalah ketidaksempurnaan mikroskopis dalam struktur berlian yang dapat bertindak seperti “sakelar lampu” kuantum. Mereka memancarkan partikel cahaya tunggal (foton) yang membawa informasi kuantum. Masalahnya, sampai sekarang, sebagian besar cahaya ini hilang ke segala arah, membuatnya sulit untuk ditangkap dan digunakan.
Tim Universitas Ibrani, bersama dengan mitra penelitian mereka dari Berlin, memecahkan tantangan ini dengan menanamkan nanodiamonds yang berisi pusat -pusat NV ke dalam nanoantennas hibrida yang dirancang khusus.
Antena ini, dibangun dari lapisan logam dan bahan dielektrik dalam pola bullseye yang tepat, memandu cahaya dalam arah yang terdefinisi dengan baik alih-alih membiarkannya berserakan. Menggunakan penentuan posisi ultra-tepat, para peneliti menempatkan nanodiamonds persis di Pusat Antena-dengan beberapa miliar meter.
Hasil pemecahan rekor
Ditampilkan di APL Quantumhasilnya signifikan: sistem baru dapat mengumpulkan hingga 80% dari foton yang dipancarkan pada suhu kamar. Ini adalah peningkatan dramatis dibandingkan dengan upaya sebelumnya, di mana hanya sebagian kecil dari cahaya yang dapat digunakan.
Prof. Rapaport menjelaskan, “Pendekatan kami membawa kami lebih dekat dengan perangkat kuantum praktis. Dengan membuat pengumpulan foton lebih efisien, kami membuka pintu teknologi seperti komunikasi kuantum yang aman dan sensor ultra-sensitif.”
Lubotzky menambahkan, “Yang menggairahkan kami adalah bahwa ini berfungsi dalam desain sederhana berbasis chip dan pada suhu kamar. Itu berarti dapat diintegrasikan ke dalam sistem dunia nyata jauh lebih mudah daripada sebelumnya.”
Penelitian ini menunjukkan tidak hanya rekayasa pintar, tetapi juga potensi berlian di luar perhiasan. Dengan teknologi kuantum berlomba menuju aplikasi dunia nyata, kemajuan ini dapat membantu membuka jalan bagi jaringan kuantum yang lebih cepat dan lebih andal.
Referensi: “Mendekati Unity Photon Collection dari Pusat NV melalui posisi ultra-tepat nanodiamonds di hybrid nanoantennas” oleh Boaz Lubotzky, Hamza AbudayyeH, Niko Nikolay, Oliver Benson dan Ronen Rapaport, 17 September 2025, APL Quantum.
Doi: 10.1063/5.0272913
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.
Ikuti kami di google, temukan, dan berita.
BN Babel
