Los nanocristales de diamante, es decir, los nanodiamantes, que albergan defectos puntuales como los centros de vacantes de nitrógeno (NV), son un material cuántico prometedor.

Un requisito central para realizar aplicaciones prácticas es la ubicación de centros NV individuales a voluntad en circuitos integrados. Esto es fundamental para la implementación de tecnologías cuánticas, lo que genera una serie de oportunidades interesantes y campos emergentes como las computadoras cuánticas, las comunicaciones cuánticas y la metrología cuántica.

Sin embargo, aún se necesita una ruta flexible y universal para lograr precisión, escalabilidad, rentabilidad y acoplamiento eficiente a nanoescala con una amplia gama de circuitos nanofotónicos.

Se han ideado varios métodos, como el sofisticado enfoque de nanomanipulación "tomar y colocar", para colocar los nanodiamantes con centros NV en varios sustratos y circuitos. Sin embargo, este requisito previo sigue teniendo problemas de precisión de posicionamiento, bajo rendimiento y complejidad del proceso.

El equipo dirigido por el Dr. Ji Tae Kim del Departamento de Ingeniería Mecánica y el Dr. Zhiqin Chu de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad de Hong Kong (HKU) ha desarrollado un método de impresión de nanoprecisión para nitrógeno-vacante (NV) centros en diamante a nivel cuántico, cumpliendo los requisitos tecnológicos.

Este enfoque novedoso es práctico y rentable, allanando el camino para la fabricación de dispositivos de procesamiento de información cuántica, computación cuántica y dispositivos de biodetección.

El logro de la investigación ha sido publicado en Advanced Science en un artículo titulado "Impresión directa bajo demanda de nanodiamantes a nivel cuántico".

El centro NV es un defecto puntual en la red de diamantes y es el defecto más común en los nanodiamantes. Se ha convertido en una potencia para los sistemas cuánticos debido a sus sólidos estados cuánticos incluso a temperatura ambiente, mientras que otros sistemas cuánticos, como el dispositivo de interferencia cuántica superconductora, solo pueden operar a temperaturas criogénicas, es decir, desde -150 grados C (-238 grados F) hasta cero absoluto (-273 grados C o -460 grados F).

Específicamente, este dispositivo de estado sólido similar a un átomo, con sus grados de libertad de espín direccionables ópticamente, proporciona las funcionalidades clave para servir como bit cuántico y/o sensor cuántico en los procesadores cuánticos de estado sólido.

'El diamante es el material más duro, por lo que es difícil de fabricar'

Los investigadores han desarrollado una forma innovadora de abordar este problema. Han utilizado la dispensación eléctrica de gotas líquidas cargadas de nanodiamantes con subatolitros (<10 ^-18 litros) de volumen para colocar centros NV directamente sobre sustratos universales.

"Hasta donde sabemos, la técnica desarrollada, por primera vez, muestra precisión posicional de longitud de onda inferior, control de cantidad de nivel de defecto único y capacidades de patrones de forma libre, cumpliendo con los requisitos tecnológicos que marcan un avance significativo en la fabricación de dispositivos cuánticos. ", dijo el Dr. Chu Zhiqin. + Explora más

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