С их помощью физикам удалось создать необычный источник света — с параметрами, которых до сих пор добиться не удавалось.

Физики из Университета ИТМО впервые в мире разработали управляемый источник света на основе наноалмаза. Эксперименты показали, что алмазная оболочка вдвое усиливает интенсивность его излучения и позволяет управлять им без дополнительных нано- и микроструктур. Этого удалось добиться с помощью искусственно созданных дефектов в алмазной кристаллической решетке. Полученные результаты важны для разработки квантовых компьютеров и оптических сетей будущего.

Исследователи обнаружили, что излучение наноалмазных антенн можно усилить при определенном положении NV-центра и соответствующем размере наночастицы. За счет этого время затухания люминесценции (испускания фотонов) частицы сокращается, а интенсивность оптического сигнала увеличивается, отчего считывать информацию становится гораздо проще. В ходе экспериментов время затухания люминесценции таких частиц удалось сократить вдвое, примерно во столько же подняв интенсивность оптического сигнала.

Все это позволило значительно улучшить параметры наноалмазных антенн без внедрения каких-либо дополнительных резонаторов — просто манипулируя положением вакансии и размером частиц. Это очень хороший результат, поскольку, как правило, чтобы добиться такого, нужно создать сложную систему резонаторов.

Вероятно, это не предел того, чего можно добиться. Время затухания люминесценции и скорость начала излучения удалось изменить в два раза на объектах с несколькими NV-центрами (азотными вакансиями). Но исследователи также разработали теоретическую модель поведения источников одиночных фотонов в алмазной оболочке. И расчеты показали, что скорость излучения для них увеличится в несколько десятков раз.

В настоящий момент получение одиночного фотона с одного NV-центра в подобной наноантенне довольно сложная задача. В перспективе разработанная исследователями концепция варьирования положения азотных вакансий и размеров наночастиц позволит эффективно управлять излучением источников одиночных фотонов. Это очень важно для создания квантовых компьютеров и оптических коммуникационных сетей будущего.