Американские и южнокорейские исследователи создали фотонную платформу, в которой алмазный нанобрусок соединён с оптической схемой из диоксида титана. Такая конструкция помогает уменьшить потери света и может использоваться в будущих квантовых компьютерах и сетях. Результаты работы опубликованы 15 июля 2026 года в журнале Light: Science & Applications.
Алмаз способен содержать квантовые источники света, однако для создания оптических цепей чаще подходят другие материалы. При соединении таких компонентов часть сигнала обычно теряется из-за неточностей совмещения. Учёные из США и Республики Корея решили эту проблему с помощью технологии изготовления, при которой алмазный элемент самостоятельно занимает нужное положение в заранее подготовленной структуре.
После выравнивания исследователи сформировали вокруг нанобруска фотонное устройство из диоксида титана. Источником света служил кремниево-вакансионный центр — дефект атомной структуры алмаза. Гибридный оптический резонатор усилил его излучение, а интегрированная схема позволила направить фотоны по чипу.
«Мы хотели найти практичный способ объединить высококачественные квантовые источники с интегрированной фотоникой без значительных оптических потерь», — сказал первый автор исследования Кинфун Нган, аспирант JILA и Университета Колорадо в Боулдере. На том же чипе учёные смогли задать спину источника начальное состояние и считать его, используя это квантовое свойство для передачи информации.
По словам соавтора работы и старшего научного сотрудника Корейского института науки и технологий Донъёна Дэниела Канга, одновременная демонстрация усиленного излучения, управления спином и эффективной передачи фотонов создаёт основу для масштабируемых квантовых фотонных чипов. Разработанная платформа совместима с конструкциями, рассчитанными на эффективный сбор света в широком диапазоне длин волн. Это может упростить создание более крупных схем с дополнительными функциями.
Соавтор исследования, сотрудник JILA и доцент Университета Колорадо в Боулдере Шо Сун отметил, что устранение ключевого препятствия при интеграции открывает возможности для фотонных квантовых процессоров и квантовых повторителей, предназначенных для увеличения дальности квантовых сетей. Авторы считают, что предложенный способ сборки применим не только к алмазу и диоксиду титана, но и к другим сочетаниям квантовых источников и фотонных материалов. Об исследовании сообщило издание SciTechDaily.