Учёные научились точечно менять дефекты алмаза, не трогая квантовые кубиты
Исследователи изучили, как ультрафиолетовые лазерные импульсы могут точечно изменять дефекты в кристалле алмаза, не затрагивая при этом квантовые системы — NV-центры. Работа опубликована в журнале Diamond and Related Materials. Об этом сообщает издание Phys.org.
В эксперименте использовался монокристаллический алмаз, выращенный методом химического осаждения из газовой фазы. Локальные участки кристалла облучали импульсами ультрафиолетового лазера с длиной волны 266 нанометров и длительностью в несколько наносекунд. До облучения образец охарактеризовали методами конфокальной фотолюминесцентной спектроскопии, спектроскопии поглощения в ультрафиолетовой и видимой области, а также инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье.
После лазерной обработки в облучённых областях появились новые линии фотолюминесценции вблизи 563 и 579 нанометров, связанные с дефектами, содержащими межузельные атомы углерода. При этом сигналы от уже существовавших NV-центров остались практически неизменными по сравнению с необлучёнными участками.
Авторы отмечают, что сигнал на 563 нанометрах не рос бесконечно с увеличением дозы облучения: после достижения максимума он мог снижаться, что указывает на возможность обратимых превращений дефектов. Точный атомный механизм этих процессов пока не установлен, и для его выяснения потребуются дополнительные эксперименты.
Главный результат работы — демонстрация того, что наносекундное ультрафиолетовое облучение позволяет избирательно менять оптическую дефектную структуру алмаза, сохраняя популяцию квантово-релевантных NV-центров. Это открывает путь к целенаправленному конструированию дефектного ландшафта алмаза для применения в квантовых технологиях.
