Stampa di nanoprecisione di nanodiamanti NV-center utilizzando la nuova tecnologia. Credito:Università di Hong Kong
I nanocristalli di diamante, vale a dire i nanodiamanti, che ospitano difetti puntuali come i centri di vacanza di azoto (NV), sono un materiale quantistico promettente.
Un requisito centrale per realizzare applicazioni pratiche è il posizionamento di singoli centri NV a piacimento su circuiti integrati. Questo è fondamentale per l'implementazione delle tecnologie quantistiche, portando a una serie di interessanti opportunità e campi emergenti come i computer quantistici, le comunicazioni quantistiche e la metrologia quantistica.
Tuttavia, è ancora necessario un percorso flessibile e universale per ottenere precisione su scala nanometrica, scalabilità, rapporto costo-efficacia e accoppiamento efficiente con un'ampia gamma di circuiti nanofotonici.
Diversi metodi, come il sofisticato approccio di nanomanipolazione "pick-and-place", sono stati ideati per posizionare i nanodiamanti con centri NV su vari substrati e circuiti. Tuttavia, questo prerequisito continua a risentire della precisione di posizionamento grossolana, della bassa produttività e della complessità del processo.
Il team guidato dal Dr. Ji Tae Kim del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e dal Dr. Zhiqin Chu dell'Ingegneria Elettrica ed Elettronica dell'Università di Hong Kong (HKU) ha sviluppato un metodo di stampa nano-preciso per il vuoto di azoto (NV) centri in diamante a livello quantistico, soddisfacendo i requisiti tecnologici.
Questo nuovo approccio è pratico ed economico, aprendo la strada alla produzione di dispositivi di elaborazione delle informazioni quantistiche, informatica quantistica e dispositivi di biorilevamento.
Centri NV stampati a livello quantistico. a) Immagine a fluorescenza confocale. b) Funzioni di correlazione del secondo ordine g(2)(τ) dei corrispondenti punti di fluorescenza. c) Istogramma di distribuzione numerica dei centri NV stampati per spot. Credito:Università di Hong Kong
Il risultato della ricerca è stato pubblicato su Advanced Science in un articolo intitolato "Stampa diretta on demand di nanodiamanti a livello quantistico".
Il centro NV è un punto-difetto nel reticolo del diamante ed è il difetto più comune nei nanodiamanti. È emerso come una centrale elettrica per i sistemi quantistici grazie ai loro stati quantistici robusti anche a temperatura ambiente, mentre altri sistemi quantistici come il dispositivo di interferenza quantistica superconduttore possono funzionare solo a temperature criogeniche, cioè da -150 gradi C (-238 gradi F) a zero assoluto (-273 gradi C o -460 gradi F).
In particolare, questo dispositivo a stato solido simile a un atomo, con i suoi gradi di libertà di spin indirizzabili otticamente, fornisce le funzionalità chiave per fungere da bit quantistico e/o sensore quantistico nei processori quantistici a stato solido.
"Il diamante è il materiale più duro, quindi è difficile da realizzare"
I ricercatori hanno sviluppato un modo innovativo per affrontare questo problema. Hanno utilizzato l'erogazione elettrica di goccioline liquide cariche di nanodiamanti con sub-attolitro (<10 -18 litro) volume per posizionare i centri NV direttamente su substrati universali.
"Per quanto ne sappiamo, la tecnica sviluppata, per la prima volta, mostra accuratezza posizionale sub-lunghezza d'onda, controllo della quantità a livello di difetto singolo e capacità di modellazione a forma libera, soddisfacendo i requisiti tecnologici che segnano una svolta significativa nella produzione di dispositivi quantistici ", ha detto il dottor Chu Zhiqin. + Esplora ulteriormente
