양자 네트워크 애플리케이션을 위한 주석 공석 센터의 혁신

[아름이]

양자 네트워크 애플리케이션을 위한 주석 공석 센터의 혁신
날짜:
2023년 2월 24일
원천:
도쿄공업대학
요약:
다이아몬드의 주석 공극(Sn-V) 센터는 정보를 전송하기 위해 양자 네트워크에서 양자 노드로 기능할 가능성이 있습니다. 그러나 이들은 양자 얽힘을 발생시키는 광학적 특성을 나타내면서 한계를 내포하고 있다. 연구원들은 이제 거의 동일한 주파수와 선폭을 가진 광자를 생성할 수 있는 안정적인 Sn-V 센터를 생성하여 양자-광 물질 인터페이스로서 Sn-V 센터의 발전을 위한 길을 닦음으로써 이 문제를 극복했습니다.

전체 이야기
다이아몬드의 주석 공극(Sn- V ) 센터는 정보를 전송하기 위해 양자 네트워크에서 양자 노드로 기능할 가능성이 있습니다. 그러나 이들은 양자 얽힘을 발생시키는 광학적 특성을 나타내면서 한계를 내포하고 있다. Tokyo Tech 연구원들은 이제 거의 동일한 주파수와 선폭을 가진 광자를 생성할 수 있는 안정적인 Sn- V 센터를 생성하여 이 문제를 극복하고 양자-광 물질 인터페이스로서 Sn- V 센터 의 발전을 위한 길을 열었습니다 .

양자 얽힘(quantum entanglement)은 양자 역학에서 두 개 이상의 입자가 서로 연결되어 멀리 떨어져 있어도 각 입자의 상태를 서로 독립적으로 설명할 수 없는 현상을 말합니다. 알버트 아인슈타인이 "유령 같은 원거리 동작"이라고 언급한 이 원리는 이제 양자 네트워크에서 정보를 전송하는 데 활용됩니다. 이러한 네트워크의 구성 요소인 양자 노드는 양자 상태를 생성하고 측정할 수 있습니다.

양자 노드로 기능할 수 있는 후보 중 다이아몬드의 Sn- V 중심(주석(Sn) 원자가 탄소 원자를 대체하여 두 개의 탄소 공석 사이에 간극 Sn 원자가 생기는 결함)이 적절한 특성을 갖는 것으로 나타났습니다. 양자 네트워크 애플리케이션용. Sn- V 센터는 켈빈 온도에서 밀리초 범위의 긴 스핀 결맞음 시간을 나타내어 상대적으로 오랜 시간 동안 양자 상태를 유지할 수 있을 것으로 예상됩니다. 그러나 이러한 센터는 양자 네트워크 노드 간에 원격으로 얽힌 양자 상태를 생성하는 데 필요한 기준인 유사한 특성을 가진 광자를 아직 생성하지 못했습니다.

이제 Physical Review Applied 에 발표된 연구에서 일본 Tokyo Institute of Technology(Tokyo Tech)의 Takayuki Iwasaki 부교수가 이끄는 연구원들은 동일한 광자 주파수와 선폭을 가진 Sn- V 센터를 관찰하여 Sn-V 사용의 새로운 단계를 표시했습니다. 이러한 센터는 양자 노드입니다.

"고체 물질에서는 선폭과 파장의 제어가 어렵습니다. 특히 무거운 원자로 구성된 Sn- V 센터의 경우 다이아몬드에 포함되면 더 많은 결함과 이미 터 주변에 더 높은 변형이 발생하기 때문입니다."라고 말합니다. 이와사키 박사.

연구원들은 다이아몬드에 Sn- V 센터 를 형성하기 위해 이온 주입과 고압 고온(HPHT) 어닐링의 조합을 사용했습니다 . 이온 주입은 Sn 이온을 다이아몬드 기판에 주입하는 데 사용되었습니다. 그런 다음 이 샘플을 벨트형 장치에서 2100°C의 고온과 7.7GPa의 고압에 노출시켰습니다. 이 2단계 프로세스를 통해 연구원들은 Sn- V 중심의 광학 특성에 대한 표면 결함 및 변형의 영향을 제거 하고 Sn- V 중심을 생성할 때 일반적으로 직면하는 결함 문제를 해결했습니다 .

"고온 처리는 격자 손상을 효율적으로 해결했습니다. 결과적으로 에미터 주변의 변형이 크게 억제되었습니다. 게다가 Sn- V 센터는 샘플 표면에서 약 3마이크로미터의 깊이에 형성되었습니다. 이로 인해 효과가 억제되었습니다. 표면의 스트레인 및 전하 결함으로 인해 이미 터의 에너지 수준이 잠재적으로 이동합니다."라고 Iwasaki 박사는 말합니다.

이어서 좁은 선폭 조정 가능 레이저로 샘플의 다른 영역을 스캔하고 방출된 빛을 분석하면서 팀은 거의 동일한 광자 주파수와 선폭을 가진 여러 Sn- V 센터를 관찰하여 적합한 안정적인 Sn- V 센터의 성공적인 형성을 표시했습니다. 양자 노드로 사용하기 위해.

Iwasaki 박사는 그들의 작업이 미래에 미칠 영향에 대해 낙관적입니다. "고품질 Sn- V 중심의 형성은 멀리 떨어져 있는 방사체 사이의 2광자 간섭의 관찰과 양자-광 물질 인터페이스로서 다이아몬드의 Sn- V 중심의 미래 확립으로 직접 이어집니다."라고 그는 말합니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/