Малюнок 1.NV центр в алмазі, сформований атомом азоту (заміщає атом вуглецю) і знаходиться поруч вакансією.
Алмаз - це справжній подарунок природи людині. Будучи найбільш цінним матеріалом в ювелірній справі, він в той же час самий твердий природний матеріал широко використовується в промисловості. Bозрос інтерес вчених до алмазу. Цей інтерес був у великій мірі пов'язаний з дефектами кристалічної решітки алмазу, важливим прикладом яких є так звані NV (Nitrogen-Vacancy) центри. Кожен NV центр складається з атома азоту, що заміщує атом вуглецю в кристалічній решітці алмазу, і вакансії в безпосередній близькості від нього.
Малюнок 1 ілюструє цю структуру.
Кожен NV центр в алмазі здатний випромінювати стійкий, широкосмуговий (див. Малюнок 2) потік одиночних фотонів, працюючи при кімнатній температурі. Спрощена схема енергетичних рівнів NV центру показана на рисунку 3, де коефіцієнти kij характеризують швидкості різних фізичних процесів впливають на швидкість випромінювання NV центром одиночних фотонів. Стабільність потоків одиночних фотонів випромінюваних NV центрами є результатом
фото-стабільлності властивою алмазу.
Схематичне зображення рівнів енергії NV - центру, який наближено розглядатися як 3-х рівнева квантова система. 3E і 3A - збуджений і основне стану NV центру. Параметр k 12 визначає швидкість оптичного накачування поставляє енергію для генерації одиночних фотонів, а параметр k 21 - швидкість цієї генерації. Стан 1A є метастабільним і його іноді називають "поличним" (shelving): поки NV центр знаходиться в цьому стані, генерації одиночних фотонів не відбувається. Параметри k 23 і k 31 визначають швидкості без-випромінювальних переходів із збудженого стану в метастабильное, і звідти - в основне. Малюнок 2.
NV центри існують в двох станах з точки зору їх електричного заряду: нейтральному, N-V0, і негативно зарядженому, NV -, яке виникає коду доплнітельний електрон виявляється захопленим NV центром. Малюнок показує нульову - фононну лінію (zero-phonon line: ZPL) люменісценціі нейтрального NV центру, N-V0, на довжині хвилі l = 575 nm і негативно зарядженого NV центру, NV -, на довжині хвилі l = 637 nm. Широкі фононні лінії простягаються в довго-хвильову облать спектра.
Перераховані привабливі особливості алмазу відкривають можливості його широкого використання в додатках пов'язаних з оптичною обробкою квантової інформації: квантової криптографії, квантових обчисленнях (computing) і квантових телекомунікації. Як ви можете дізнатися відвідавши сторінку "Джерела Одиночних Фотонів", нано-алмази - нано-розмірні частки алмаза - грають ключову роль в технології ефективної генерації потоків одиночних фотонів високої якості, яку ми розвиваємо.
Підводячи підсумок, перерахуємо привабливі особливості NV центрів в алмазі з точки зору використання їх в джерелах одиночних фотонів:
- Фотоустойчвость
- Здатність працювати при кімнатній температурі
- Відносна простота виготовлення
- широкосмугове випромінювання
наверх сторінки