Para peneliti merekayasa sistem nanodiamond-antenna yang menangkap hampir semua cahaya dari cacat berlian, membuka kunci langkah besar menuju komunikasi kuantum praktis dan teknologi penginderaan.
Para ilmuwan dari Universitas Ibrani Yerusalem dan Humboldt University di Berlin telah menemukan metode untuk menangkap hampir semua cahaya yang dipancarkan oleh cacat mikroskopis pada berlian, yang dikenal sebagai pusat warna. Pendekatan mereka melibatkan menempatkan nanodiamond ke dalam hibrida nanoantennas yang secara khusus dirancang dengan presisi yang luar biasa.
Teknik ini memungkinkan tim untuk mencapai pemecahan rekor foton Pengumpulan pada suhu kamar, tonggak penting untuk memajukan teknologi kuantum seperti sensor kuantum dan komunikasi kuantum yang aman. Penelitian ini diakui sebagai artikel superior di APL Quantum.
Berlian selalu dikagumi karena kecemerlangan mereka, tetapi penelitian ini menunjukkan bagaimana kilauan mereka dapat memiliki tujuan yang jauh lebih maju. Bekerja bersama, tim-tim dari Yerusalem dan Berlin berhasil mencapai koleksi sinyal cahaya individu yang paling samar dari pusat nitrogen-kekosaan (NV). Cacat dalam kristal berlian ini memainkan peran penting dalam mengembangkan generasi komputer kuantum berikutnya, sensor ultra-sensitif, dan sistem komunikasi yang dirancang untuk era kuantum.
Peran Pusat NV
Pusat NV adalah ketidaksempurnaan mikroskopis dalam struktur berlian yang dapat bertindak seperti “sakelar lampu” kuantum. Mereka memancarkan partikel cahaya tunggal (foton) yang membawa informasi kuantum. Masalahnya adalah, sampai sekarang, sebagian besar cahaya ini menghilang ke segala arah, membuatnya sulit untuk ditangkap dan digunakan.
Tim Universitas Ibrani, bersama dengan mitra penelitian mereka dari Berlin, memecahkan tantangan ini dengan menanamkan nanodiamonds yang berisi pusat -pusat NV ke dalam hibrida nanoantennas yang dirancang khusus.
Antena ini, dibangun dari lapisan logam dan bahan dielektrik dalam pola bullseye kanan, memandu cahaya dalam arah yang terdefinisi dengan baik alih-alih membiarkannya tersebar. Dengan menggunakan penentuan posisi ultra-cepat, para peneliti menempatkan nanodiamond tepat di pusat antena-dengan beberapa miliar meter.
Hasil pemecahan rekor
Ditampilkan di APL QuantumHasilnya signifikan: sistem baru dapat mengumpulkan hingga 80% dari foton yang dipancarkan pada suhu kamar. Ini adalah peningkatan dramatis dibandingkan dengan upaya sebelumnya, di mana hanya sebagian kecil dari cahaya yang dapat digunakan.
Prof. Rapaport menjelaskan, “Pendekatan kami membawa kami lebih dekat ke perangkat kuantum praktis. Dengan membuat foton lebih efisien, kami membuka pintu teknologi seperti komunikasi kuantum yang aman dan sensor ultra-sensitif.”
Lubotzky menambahkan, “Yang menarik kami adalah bahwa ini berfungsi dalam desain berbasis chip sederhana dan pada suhu kamar. Itu berarti dapat diintegrasikan ke dalam sistem dunia nyata jauh lebih mudah daripada sebelumnya.”
Studi ini menunjukkan tidak hanya rekayasa pintar, tetapi juga potensi berlian di luar perhiasan. Dengan teknologi kuantum yang bersaing untuk aplikasi dunia nyata, kemajuan ini dapat membantu membuka jalur untuk jaringan kuantum yang lebih cepat dan lebih dapat diandalkan.
Referensi: “Mendekati Unity Photon Collection dari pusat NV melalui posisi nanodiamonds ultra-utara di hybrid nanoantennas” oleh Boaz Lubotzky, Hamza Abudayyeh, Niko Nikolay, Oliver Benson dan Ronen Rapaport, 17 September 2025, APL Quantum.
Doi: 10.1063/5.0272913
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan Buletin ScitechDaily.
Ikuti kami di google, temukan, dan berita.
NewsRoom.id
