Des chercheurs de Los Alamos et des partenaires en France et en Allemagne explorent le potentiel accru des nanotubes de carbone en tant qu'émetteurs de photons uniques pour le traitement de l'information quantique. Leur analyse des progrès dans le domaine est publiée dans l'édition de cette semaine de la revue Matériaux naturels .

"Nous sommes particulièrement intéressés par les avancées de l'intégration des nanotubes dans les cavités photoniques pour la manipulation et l'optimisation des propriétés d'émission lumineuse, " a déclaré Stephen Doorn, l'un des auteurs, et un scientifique du site du Laboratoire national de Los Alamos du Centre pour les nanotechnologies intégrées (CINT). "En outre, les nanotubes intégrés dans des dispositifs électroluminescents peuvent fournir un meilleur contrôle sur le moment de l'émission de lumière et ils peuvent être intégrés dans des structures photoniques. Nous mettons en évidence le développement et le sondage photophysique des états de défaut des nanotubes de carbone en tant que voies d'accès aux émetteurs de photons uniques à température ambiante aux longueurs d'onde des télécommunications. »

La synthèse de l'équipe a été réalisée en collaboration avec des collègues parisiens (Christophe Voisin) qui font avancer l'intégration de nanotubes dans des cavités photoniques pour modifier leurs taux d'émission, et à Karlsruhe (Ralph Krupke) où ils intègrent des dispositifs électroluminescents à base de nanotubes avec des structures de guides d'ondes photoniques. L'objectif de Los Alamos est l'analyse des défauts des nanotubes pour pousser l'émission quantique à la température ambiante et aux longueurs d'onde des télécommunications, il a dit.

Comme le note le papier, "Avec l'avènement des réseaux d'information à haut débit, la lumière est devenue le principal vecteur d'information dans le monde. . . . Les sources de photons uniques sont un élément clé pour une variété de technologies, dans la métrologie des communications quantiques sécurisées ou les schémas d'informatique quantique."

L'utilisation de nanotubes de carbone monoparoi dans ce domaine a été au centre de l'équipe de Los Alamos CINT, où ils ont développé la capacité de modifier chimiquement la structure des nanotubes pour créer des défauts délibérés, localiser les excitons et contrôler leur libération. Prochaines étapes, Notes de porte, impliquent l'intégration des nanotubes dans des résonateurs photoniques, pour fournir une luminosité de source accrue et pour générer des photons indiscernables. "Nous devons créer des photons uniques qui ne se distinguent pas les uns des autres, et qui repose sur notre capacité à fonctionnaliser des tubes bien adaptés à l'intégration de dispositifs et à minimiser les interactions environnementales avec les sites défectueux, " il a dit.

« En plus de définir l'état de l'art, nous voulions mettre en évidence les défis pour les progrès futurs et exposer certaines des orientations futures les plus prometteuses pour aller de l'avant dans ce domaine. Finalement, nous espérons attirer plus de chercheurs dans ce domaine, " dit Doorn.