Nanoméretű fénytárolók gyémántból

Százszázalékos a biztonság a kvantuminformáció, azaz a fényrészecskékkel történő jelátvitel területén. A kutatók most gyémántból kifejlesztettek egy olyan apró fénytárolót, egy nanoméretű rezonátort, amellyel jelentősen több fényrészecskét lehet létrehozni.

A saarlandi egyetem anyagtudósai, valamint az augsburgi, a freiburgi és a kaiserslauterni egyetem fizikusai által használt gyémántot mesterségesen állítják elő, és az a tisztaságot és átlátszóságot tekintve csaknem ideális tulajdonságokkal rendelkezik.

A fénycsapdák létrehozásához a kutatók először egy mindössze 300 nanométer vastagságú membránt készítettek. Annak érdekében, hogy a gyémánt a kibocsátott fényt nagymértékben visszaverje, és így nagy mennyiségű fényrészecske, foton keletkezzen, ún. fotonikus kristályszerkezetet alkalmaztak.

Christoph Becher professzor kutatócsoportjának tagjai ehhez a gyémántmembránba kb. 80 nanométer átmérőjű lyukakat „fúrtak”. Ez a méret egy emberi hajszál átmérőjének ezredrésze. A gyémánt atomjai által kibocsátott fényrészecskék, vagyis az információhordozók a lyukak falán többszörösen visszaverődve – az ún. Bragg-reflexió révén –, a lyukszerkezet közepén „csapdába kerülnek”.

Maguknak a fényrészecskéknek a létrehozásához a tudósok ún. színcentrumokat használnak. Ezek olyan idegen atomok, amelyek szilárdan beágyazódtak a gyémánt kristályrácsába. Az „igazi” atomokkal ellentétben ezek a színcentrumok a kutatók szerint lényegesen egyszerűbben kezelhetők, és sem drága vákuumberendezésre, sem bonyolult hűtési mechanizmusra nincs szükség ahhoz, hogy a kívánt tulajdonságokkal rendelkező fényrészecskék kerüljenek kibocsátásra.

A nano-rezonátorok megvalósítása nélkülözhetetlen ahhoz, hogy a színcentrumokat a jövőben a kvantuminformáció átvitelére, valamint több komponens egyesítésére lehessen használni, és így a fényrészecskéket egyetlen chipen lehessen előállítani és átvinni.

A saarbrücki fizikusok elképzelése alapját képezi azoknak a jövőbeli kísérleteknek, amelyekben a fotonok kibocsátását akarják ellenőrizni, a tulajdonságaikat befolyásolni, és több, egymástól távol eső színcentrum fényrészecskéi között akarnak kölcsönhatást létrehozni. A tudósok szerint ezek a lépések elérhető közelségbe hozzák a gyémántchipen alapuló kvantuminformatika vízióját.

(Universität des Saarlandes, 2011.11.18.)

Forrás: www.scinexx.de

Garamvölgyi Ágnes