Nedavna studija je otkrila značajan napredak ka integraciji jednofotonskih izvora na sobnoj temperaturi na čipu. Ovo dostignuće predstavlja značajan korak napred u oblasti kvantne fotonike i obećava za različite primene, uključujući kvantno računarstvo, kriptografiju i sensing.
Ključna inovacija leži u implementaciji hibridne metal-dielektrične antene u obliku jabučice, koja pruža izuzetnu usmerenost fotona. Ovaj novi dizajn antene omogućava efikasno povratno pobuđivanje fotona postavljanjem emitera unutar podtalasne rupe koja se nalazi u centru antene. Ova konfiguracija omogućava i direktnu povratnu pobudu i visokoefikasnu prednju spregu emisije na optiku sa malim numeričkim otvorom ili optička vlakna.
Studija pokazuje svestranost ovog koncepta tako što se proizvode uređaji koji sadrže ili koloidne kvantne tačke ili nanodijamante koji sadrže centre silicijumskih slobodnih mesta, oba su odlični emiteri pojedinačnih fotona čak i na sobnoj temperaturi. Ovi emiteri su precizno pozicionirani korišćenjem dve različite metode nanopozicioniranja.
Zanimljivo je da su oba tipa uređaja sa pozadinskim uzbuđenjem pokazala efikasnost prednjeg sakupljanja od približno 70% pri numeričkim otvorima od samo 0,5. To znači da se mogu koristiti veoma jednostavni i kompaktni optički elementi i dalje sakupiti većinu fotona u željeni kanal ili precizno poslati emitovane fotone u obližnje optičko vlakno bez potrebe za dodatnom optikom za spajanje.
Ovo je ključni sastojak u integraciji kvantnih izvora svetlosti u stvarne kvantne sisteme. Ovaj pojednostavljeni proces obećava da će pojednostaviti buduće napore integracije i ubrzati realizaciju praktičnih kvantnih fotonskih uređaja.
Istraživački rad pod naslovom „Jednofotonski izvori spojeni sa vlaknima na sobnoj temperaturi zasnovani na koloidnim kvantnim tačkama i SiV centrima u nanoantenama sa pozadinskim uzbuđenjem“ objavljen je u Nano Letters.
Rad je predvodio Boaz Lubocki tokom njegovog doktorata. istraživanje, zajedno sa prof. Ronenom Rapaportom sa Instituta za fiziku Racah na Hebrejskom univerzitetu u Jerusalimu, u saradnji sa timovima iz Nacionalne laboratorije Los Alamos i Univerziteta Ulm u Nemačkoj.
Lubocki je prokomentarisao značaj ovog dostignuća, navodeći: „Prevazilaženjem ključnih izazova povezanih sa integracijom jednofotonskih izvora na čipu, otvorili smo uzbudljive nove mogućnosti za razvoj naprednih kvantnih tehnologija.“
Uspešna integracija jednofotonskih izvora u male čipove na sobnoj temperaturi, postignuta inovativnom upotrebom hibridne metal-dielektrične antene, ima neposrednu primenu u unapređenju kvantne kriptografije za sigurnu komunikaciju, poboljšanju tehnologija detekcije i pojednostavljivanju procesa integracije za praktični kvantni fotonski uređaji.
Nalazi studije otvaraju vrata za komercijalne primene i razvoj novih proizvoda u rastućoj oblasti kvantnih tehnologija.
