美國普渡大學(xué)近日在《激光與光子》雜志上發(fā)表研究，將含有氮空位中心的納米金剛石附在由氮化鈦(TiN)和鋁氮化鈧(AlxSc1-xN)制成的超材料上，用激光來進行泵送，以此來增強超材料的單光子發(fā)射。這是通往開發(fā)量子計算機和量子通信技術(shù)設(shè)備的關(guān)鍵一步。        納米金剛石被放到一種新型“雙曲超材料”的表面，以增強單光子的生成能力。單光子是開發(fā)量子計算機和量子通信技術(shù)設(shè)備的關(guān)鍵一步。

       超材料是具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料，迄今發(fā)展出的“超材料”包括：“左手材料”、光子晶體、“超磁性材料”等。超材料的應(yīng)用與原有的材料制備有很大的區(qū)別，以往是自然界有什么材料，就能制造出什么物品，而超材料完全是逆向設(shè)計，根據(jù)針對電磁波的具體應(yīng)用需求，制造出具有相應(yīng)功能的材料。

       Alexander Kildishev博士說：“實驗表明，將基于納米金剛石的單光子發(fā)射器置于雙曲超材料的表面，可以大幅提升單光子的產(chǎn)生，單光子發(fā)射器可以用來研制室溫CMOS兼容的高效單光子源”。

       氮-空位中心是金剛石晶格中原子級別的缺陷，是由一個氮原子取代一個碳原子所形成的鄰近空隙。將包含氮-空位中心的納米金剛石放到雙曲超材料的表面，不僅可以增強光子的發(fā)射，而且改變了光子發(fā)射的模式——在量子設(shè)備的開發(fā)中至關(guān)重要。

       未來的研究工作將可能包括該系統(tǒng)的改進，利用結(jié)合了雙曲超材料和納米天線、光學(xué)波導(dǎo)的設(shè)備，提高系統(tǒng)的效率并使系統(tǒng)更加緊湊。接下來，研究人員會改進該系統(tǒng)的“自旋特性”，利用氮原子空位研究上、下兩種狀態(tài)之間的光學(xué)對比。

       該項工作是由來自普渡大學(xué)、俄羅斯量子中心、莫斯科物理技術(shù)學(xué)院、Lebedev物理研究所以及光子納米技術(shù)公司(Photonic Nano-Meta Technologies Inc)的研究人員共同完成的。（翻譯：中國磨料磨具網(wǎng)）