Físicos extraem fótons de anel de diamante
Autor: Pankeka | Publicado: 2013-02-15T14:42:00-02:00



Físicos extraem fótons de anel de diamante




Anel de diamante guia de onda e grades

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Físicos
nos EUA são o primeiro a fazer um dispositivo integrado que extrai os fótons de
um pequeno pedaço de diamante antes que a luz seja enviada através de um guia
de ondas para o mundo exterior.&nbsp;Todos os fótons &nbsp;têm a mesma freqüência e são originárias de
uma vaga de azoto (NV), que é um defeito que ocorre no diamante, quando dois
átomos de carbono vizinhos são substituídos por um átomo de azoto e um local de
treliça vazio.&nbsp;De acordo com os pesquisadores, o chip
pode ser usado para criar informação quântica da tecnologia, tais como
repetidores quânticos.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Para
qualquer um que tenta construir um computador quântico NVs são úteis, porque
eles têm um spin eletrônico que é extremamente bem isolado da rede circundante
- isso, se um NV é colocado em um estado de spin certo, então ele irá
permanecer nesse estado por muito tempo, mesmo em temperatura ambiente.&nbsp;Uma NV também pode emitir apenas um fóton único se animado por um laser
de comprimento de onda certa.&nbsp;Tomadas em conjunto, estas propriedades
significa que NVs permitem que os dados sejam armazenados por longos períodos
de um defeito, antes de ser lido como um único fóton.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Os
investigadores estão particularmente interessados em extrair fótons que não interagem
com a estrutura circundante, porque esta "linha phonon zero" (ZPL) fótons
têm uma freqüência bem definida. Infelizmente, um desafio em sistemas de edifício
quantum NV- baseado é confiável obter fótons ZPL fora do diamante e a um
sistema óptico integrado, em que ele pode ser processado adicionalmente.&nbsp;O que Andrei Faraon e colegas do Caltech, Hewlett Packard e da
Universidade de Washington conseguiram fazer é criar um sistema integrado de
ótica que faz exatamente isso.





Frequências correspondentes



&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; No
centro do seu dispositivo há um anel de diamante com apenas 4,5 m de diâmetro e
contém centros NV.&nbsp;O anel fica ao lado de uma guia de onda
que é de cerca de 10 m de comprimento (ver figura).&nbsp;O dispositivo é arrefecido a menos de 10K e o anel é digitalizado com um
laser verde até um centro de NV com uma freqüência ressonante perto onde o anel
está localizado.&nbsp;A equipe, então, introduz um gás nobre
no criostato e alguns dos que condensa no anel - alterando sua freqüência de
ressonância.&nbsp;Mais gás é adicionado até que as
freqüências do centro NV e o anel correspondam exatamente.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Os
fótons ZPL são criados por disparar o laser verde no centro NV. Os primeiros
fótons circulares em torno do anel antes de saltar para o guia de onda.&nbsp;Eles então viajam para qualquer extremidade do guia de ondas, em que uma
rede de difração dispersa para fora do dispositivo, onde podem ser observado
com um microscópio ligado a um espectrômetro e um fotodetector.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Os
pesquisadores descobriram que eles coletaram cerca de 25 vezes mais fótons ZPL
a partir destes dispositivos que foram coletados a partir de centros NV em
amostras semelhantes de diamante que não faziam parte de dispositivos
integrados.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Faraon
vê este trabalho como um passo importante para a criação de circuitos
integrados, nos quais os fótons ZPL carregam informação quântica de um centro
NV para outro.&nbsp;"Nós demonstramos que os fótons -
as operadoras de informação - a partir de um único centro NV podem ser acoplados
a um ressonador óptico e posteriormente acoplados a um guia de ondas
fotônico", diz ele. "Esperamos que vários dispositivos deste tipo sejam
interligados em uma rede em um chip fotônico".

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; O
que Faraon e colegas querem fazer agora é desenvolver dispositivos que incluem
mais de um centro NV e mostrar que fótons emitidos por dois NVs podem ser feitos
para interferir - um pré-requisito para enredar centros NV.&nbsp;Uma vez que o emaranhamento foi alcançado, os dispositivos podem ser
utilizados como repetidores quânticos, que absorvem e reemitem fótons
emaranhados sem perturbar o estado entrelaçado - algo que é necessário, se a
informação quântica é para ser transmitido ao longo de grandes distâncias.&nbsp;Faraon disse&nbsp;physicsworld.com&nbsp;que seus colegas da Hewlett Packard estão agora trabalhando em centros
de enredar NV no mesmo chip.





&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; O dispositivo é
descrito no&nbsp;New Journal of Physics.&nbsp;