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  • L'ottica dei nanotubi di carbonio è pronta a fornire un percorso verso la crittografia quantistica ottica e l'informatica quantistica

    Rappresentazione di un sito difettoso di un nanotubo di carbonio generato dalla funzionalizzazione di un nanotubo con una semplice molecola organica. L'alterazione della struttura elettronica del difetto consente l'emissione di singoli fotoni a temperatura ambiente alle lunghezze d'onda delle telecomunicazioni. Credito:Los Alamos National Laboratory

    I ricercatori di Los Alamos ei partner in Francia e Germania stanno esplorando il potenziale potenziato dei nanotubi di carbonio come emettitori di fotoni singoli per l'elaborazione delle informazioni quantistiche. La loro analisi dei progressi nel campo è pubblicata nell'edizione di questa settimana della rivista Materiali della natura .

    "Siamo particolarmente interessati ai progressi nell'integrazione dei nanotubi nelle cavità fotoniche per la manipolazione e l'ottimizzazione delle proprietà di emissione di luce, " ha detto Stephen Doorn, uno degli autori, e uno scienziato con il sito del Laboratorio Nazionale di Los Alamos del Centro per le nanotecnologie integrate (CINT). "Inoltre, i nanotubi integrati nei dispositivi elettroluminescenti possono fornire un maggiore controllo sui tempi di emissione della luce e possono essere integrati in modo fattibile nelle strutture fotoniche. Stiamo evidenziando lo sviluppo e il sondaggio fotofisico degli stati di difetto dei nanotubi di carbonio come percorsi per emettitori di singoli fotoni a temperatura ambiente alle lunghezze d'onda delle telecomunicazioni".

    La panoramica del team è stata prodotta in collaborazione con i colleghi di Parigi (Christophe Voisin) che stanno portando avanti l'integrazione dei nanotubi nelle cavità fotoniche per modificare i loro tassi di emissione, ea Karlsruhe (Ralph Krupke) dove stanno integrando dispositivi elettroluminescenti basati su nanotubi con strutture a guida d'onda fotonica. Il focus di Los Alamos è l'analisi dei difetti dei nanotubi per spingere l'emissione quantistica alla temperatura ambiente e alle lunghezze d'onda delle telecomunicazioni, Egli ha detto.

    Come nota la carta, "Con l'avvento delle reti di informazione ad alta velocità, light è diventato il principale vettore di informazioni a livello mondiale. . . . Le sorgenti a fotone singolo sono un elemento fondamentale per una varietà di tecnologie, nella metrologia delle comunicazioni quantistiche sicure o negli schemi di calcolo quantistico."

    L'uso di nanotubi di carbonio a parete singola in quest'area è stato un obiettivo per il team CINT di Los Alamos, dove hanno sviluppato la capacità di modificare chimicamente la struttura dei nanotubi per creare difetti deliberati, localizzare gli eccitoni e controllarne il rilascio. Prossimi passi, note di Doorn, comportano l'integrazione dei nanotubi in risonatori fotonici, per fornire una maggiore luminosità della sorgente e generare fotoni indistinguibili. "Dobbiamo creare singoli fotoni che siano indistinguibili l'uno dall'altro, e questo si basa sulla nostra capacità di funzionalizzare tubi che sono adatti per l'integrazione dei dispositivi e per ridurre al minimo le interazioni ambientali con i siti difettosi, " Egli ha detto.

    «Oltre a definire lo stato dell'arte, volevamo evidenziare dove sono le sfide per i progressi futuri e delineare alcune di quelle che potrebbero essere le direzioni future più promettenti per andare avanti in questo settore. In definitiva, speriamo di attirare più ricercatori in questo campo, " ha detto Doorn.


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