Группа исследователей, куда входят ученые из Университета Пердью, Массачусетского технологического университета, МГТУ им.

Н.Э. Баумана и Института теоретической и прикладной электродинамики РАН продемонстрировала самый яркий на сегодняшний день источник однофотонного излучения при комнатной температуре.
В эксперименте использовались наноантенны из монокристаллического серебра - плазмонного материала с рекордно низкими оптическими потерями в видимом диапазоне. Фотостабильные одиночные наноалмазы, содержащие NV-центры, встраиваются в такие наноантенны, что позволяет увеличить скорость генерации фотонов до 30 миллионов в секунду.
Продемонстрированный подход обладает большим потенциалом для управления излучением от квантовых источников света, функционирующих при комнатной температуре. В частности, наиболее перспективным направлением дальнейших исследований является создание источника неразличимых одиночных фотонов (это требует достаточного сокращения времени жизни флуоресценции), что, в конечном счете, позволит создать высокоскоростную квантовую сеть при комнатной температуре.
Фотонные квантовые технологии находятся в авангарде современной инженерии, ведь именно благодаря им передача квантовой информации может стать повседневной реальностью. Речь идет в первую очередь об одиночных фотонах, так как они, в отличии от других квантовых систем, дают возможность кодировать квантовую информацию в различных степенях свободы, чрезвычайно слабо подвержены явлению декогеренции и способны передавать данные на большие расстояния. Немаловажно, что квантовые фотонные технологии полностью совместимы с существующими интегрально-оптическими технологиями, и поэтому обладают высоким коммерческим потенциалом.
Во многом, однако, практический успех квантовой фотоники зависит от наличия подходящих однофотонных источников. Эпитаксиальные квантовые точки, помещенные в оптические микрорезонаторы, функционируют как почти идеальные однофотонные источники, но с необходимостью крайне низкой температуры окружающей среды (температура жидкого гелия).
Однофотонные источники на основе нелинейно-оптических процессов работают при комнатной температуре, но природа генерации одиночных фотонов в таких процессах носит принципиально вероятностный характер.
Создание высокоскоростного источника одиночных фотонов с заданными свойствами, работающего при комнатной температуре, поможет преодолеть множество существующих преград как в области квантовой коммуникации, так и в области линейно-оптических квантовых вычислений. Причем особый интерес ученых при работе над созданием такого источника вызывают плазмонные наноантенны. Однако, до недавнего времени считалось, что они страдают от больших оптических потерь и не способны эффективно повышать интенсивность однофотонного излучения. Использование наноантенн из монокристаллического серебра, впервые реализованных в этой работе, помогает преодолеть данные ограничения. https://www.osa-opn.org/home/articles/volume_29/decem ..
Оригинал работы можно найти по адресу https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.8b0 ..
#физика #нанотехнологии #квантовые_технологии