Impression directe de nanodiamants au niveau quantique

Impression de nano-précision de nanodiamants à centre NV à l’aide de la nouvelle technologie. Crédit : Université de Hong Kong

Les nanocristaux de diamant, à savoir les nanodiamants, qui hébergent des défauts ponctuels tels que les centres de lacune d’azote (NV), sont un matériau quantique prometteur.

Une exigence centrale pour réaliser des applications pratiques est le placement de centres NV individuels à volonté sur des circuits intégrés. Ceci est essentiel pour la mise en œuvre des technologies quantiques, menant à un certain nombre d’opportunités passionnantes et de domaines émergents tels que les ordinateurs quantiques, les communications quantiques et la métrologie quantique.

Cependant, une voie flexible et universelle est toujours nécessaire pour obtenir une précision, une évolutivité, une rentabilité et un couplage efficace à l’échelle nanométrique avec une large gamme de circuits nanophotoniques.

Plusieurs méthodes, telles que l’approche sophistiquée de nanomanipulation “pick-and-place”, ont été conçues pour positionner les nanodiamants avec des centres NV sur divers substrats et circuits. Cependant, cette condition préalable continue de souffrir d’une précision de positionnement grossière, d’un faible débit et de la complexité du processus.

L’équipe dirigée par le Dr. Ji Tae Kim du Département de génie mécanique et Dr. Zhiqin Chu du génie électrique et électronique de l’Université de Hong Kong (HKU) a développé une méthode d’impression de nano-précision pour les centres de lacune d’azote (NV) dans le diamant au niveau quantique, répondant aux exigences technologiques.

Cette nouvelle approche est pratique et rentable, ouvrant la voie à la fabrication de dispositifs de traitement de l’information quantique, d’informatique quantique et de dispositifs de biodétection.

Impression directe de nanodiamants au niveau quantique

Les centres NV imprimés au niveau quantique. a) Image de fluorescence confocale. b) Fonctions de corrélation de second ordre g (2) (τ) des taches de fluorescence correspondantes. c) Histogramme de distribution du nombre de centres NV imprimés par spot. Crédit : Université de Hong Kong

Le résultat de la recherche a été publié dans Sciences avancées dans un article intitulé “Impression directe à la demande de nanodiamants au niveau quantique”.

Le centre NV est un défaut ponctuel dans le réseau de diamant et est le défaut le plus courant dans les nanodiamants. Il est devenu une centrale électrique pour les systèmes quantiques en raison de leurs états quantiques robustes, même à température ambiante, tandis que d’autres systèmes quantiques tels que le dispositif d’interférence quantique supraconducteur ne peuvent fonctionner qu’à des températures cryogéniques, c’est-à-dire de -150 degrés C (-238 degrés F) à zéro absolu (-273 degrés C ou -460 degrés F).

Plus précisément, ce dispositif à semi-conducteurs de type atome, avec ses degrés de liberté de spin adressables optiquement, fournit les fonctionnalités clés pour servir de bit quantique et/ou de capteur quantique dans les processeurs quantiques à semi-conducteurs.

“Le diamant est le matériau le plus dur, il est donc difficile à fabriquer”

Les chercheurs ont développé une méthode innovante pour résoudre ce problème. Ils ont utilisé la distribution électrique de gouttelettes liquides chargées de nanodiamants avec un volume inférieur à l’attolitre (-18 litres) pour placer les centres NV directement sur des substrats universels.

“Au meilleur de notre connaissance, la technique développée, pour la première fois, montre une précision de positionnement sous-longueur d’onde, un contrôle de la quantité au niveau du défaut unique et des capacités de modelage de forme libre, répondant aux exigences technologiques qui marquent une percée significative dans la fabrication de dispositifs quantiques. , ” a déclaré le Dr. Chu Zhiqin.


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Plus d’information:
Zhaoyi Xu et al, À la demande, impression directe de nanodiamants au niveau quantique, Sciences avancées (2021). DOI : 10.1002 / advs.202103598

Fourni par l’Université de Hong Kong

Citation: Impression directe de nanodiamants au niveau quantique (2022, 27 avril) récupéré le 30 avril 2022 sur https://phys.org/news/2022-04-nanodiamonds-quantum.html

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