Группа исследователей из Оксфорда, Кембриджа и Манчестера добилась значительного прогресса в области квантовых материалов. Они разработали метод точной инженерии отдельных квантовых дефектов в алмазе — важный шаг на пути к масштабируемым квантовым технологиям. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Используя новый двухэтапный метод изготовления, учёные впервые продемонстрировали, что можно создавать и отслеживать индивидуальные квантовые дефекты группы IV в алмазе — крошечные несовершенства в кристаллической решётке алмаза, которые могут хранить и передавать информацию, используя экзотические правила квантовой физики.
Как это работает?
Исследователи аккуратно разместили отдельные атомы олова в синтетических кристаллах алмаза, а затем использовали сверхбыстрый лазер для их активации. Это позволило им точно контролировать, где и как появляются эти квантовые особенности.
Профессор Джейсон Смит, соавтор исследования из Университета Оксфорда, сказал: «Этот прорыв даёт нам беспрецедентный контроль над одиночными центрами окраски олова-вакансии в алмазе, что является важной вехой для масштабируемых квантовых устройств. Что меня больше всего радует, так это то, что мы можем наблюдать в реальном времени, как формируются квантовые дефекты».
Новый метод управления светом с помощью гиромагнитных метаматериалов с нулевым индексом
Исследовательская группа под руководством Университета науки и технологий Гонконга (HKUST) разработала новый метод управления светом с помощью гиромагнитных метаматериалов с двойным нулевым индексом (GDZIMs). Это открытие может революционизировать такие области, как оптическая связь, биомедицинская визуализация и нанотехнологии, позволяя продвинуться в создании интегрированных фотонных чипов, высокоточной оптической связи и квантовых источников света.
Исследование, опубликованное в Nature, проводилось под руководством профессора Чан Че-Тинга, исполняющего обязанности директора Института перспективных исследований Jockey Club HKUST, и доктора Чжан Руояна, приглашённого научного сотрудника физического факультета HKUST.
Что такое GDZIMs?
GDZIMs — это уникальный тип оптических метаматериалов с свойствами, которые находятся точно в критической точке перехода между двумя различными фотонными топологическими фазами. Они могут манипулировать светом способами, которые ранее считались невозможными.
В отличие от обычных материалов, GDZIMs демонстрируют нулевую электрическую проницаемость и уникальное магнитооптическое свойство, которое позволяет стабильно генерировать оптические пространственно-временные вихри — паттерны света, которые закручиваются в пространстве и времени. Это делает их исключительно эффективными для управления распространением света, что имеет решающее значение для многих передовых технологий.
Профессор Чан объяснил: «Это исследование объединяет три важные области физики: метаматериалы, топологическую физику и структурированные световые поля. Оно устанавливает концептуально новый механизм манипулирования световыми структурами в пространстве-времени на основе нетривиальных топологических свойств метаматериалов. Эти открытия открывают двери для высокоточных оптических устройств с широким спектром применений, которые мы только начали исследовать».
Доктор Чжан добавил: «Стабильность этих световых вихрей поразительна. Это обеспечивает прочную основу для разработки передовых материалов и технологий, которые могут преобразовать такие отрасли, как телекоммуникации и высокопроизводительные оптические схемы».