Les nanocristaux de diamant, à savoir les nanodiamants, qui hébergent des défauts ponctuels tels que les centres de lacune d'azote (NV), sont un matériau quantique prometteur.

Une exigence centrale pour réaliser des applications pratiques est le placement de centres NV individuels à volonté sur des circuits intégrés. Ceci est essentiel pour la mise en œuvre des technologies quantiques, menant à un certain nombre d'opportunités passionnantes et de domaines émergents tels que les ordinateurs quantiques, les communications quantiques et la métrologie quantique.

Cependant, une voie flexible et universelle est toujours nécessaire pour obtenir une précision, une évolutivité, une rentabilité et un couplage efficace à l'échelle nanométrique avec une large gamme de circuits nanophotoniques.

Plusieurs méthodes, telles que l'approche sophistiquée de nanomanipulation "pick-and-place", ont été conçues pour positionner les nanodiamants avec des centres NV sur divers substrats et circuits. Cependant, cette condition préalable continue de souffrir d'une précision de positionnement grossière, d'un faible débit et de la complexité du processus.

L'équipe dirigée par le Dr Ji Tae Kim du Département de génie mécanique et le Dr Zhiqin Chu du Génie électrique et électronique de l'Université de Hong Kong (HKU) a développé une méthode d'impression de nano-précision pour la lacune d'azote (NV) centres en diamant au niveau quantique, répondant aux exigences technologiques.

Cette nouvelle approche est pratique et rentable, ouvrant la voie à la fabrication de dispositifs de traitement de l'information quantique, d'informatique quantique et de dispositifs de biodétection.

La réalisation de la recherche a été publiée dans Advanced Science dans un article intitulé "On-Demand, Direct Printing of Nanodiamonds at the Quantum Level."

Le centre NV est un défaut ponctuel dans le réseau de diamant et est le défaut le plus courant dans les nanodiamants. Il est devenu une centrale électrique pour les systèmes quantiques en raison de leurs états quantiques robustes, même à température ambiante, tandis que d'autres systèmes quantiques tels que le dispositif d'interférence quantique supraconducteur ne peuvent fonctionner qu'à des températures cryogéniques, c'est-à-dire de -150 degrés C (-238 degrés F) à zéro absolu (-273 degrés C ou -460 degrés F).

Plus précisément, ce dispositif à semi-conducteurs de type atome, avec ses degrés de liberté de spin adressables optiquement, fournit les fonctionnalités clés pour servir de bit quantique et/ou de capteur quantique dans les processeurs quantiques à semi-conducteurs.

"Le diamant est le matériau le plus dur, il est donc difficile à fabriquer"

Les chercheurs ont développé une méthode innovante pour résoudre ce problème. Ils ont utilisé la distribution électrique de gouttelettes liquides chargées de nanodiamants avec un sous-attolitre (<10 ^-18 litre) volume pour placer les centres NV directement sur des substrats universels.

"Au meilleur de notre connaissance, la technique développée, pour la première fois, montre une précision de positionnement sous-longueur d'onde, un contrôle de quantité au niveau d'un seul défaut et des capacités de modelage de forme libre, répondant aux exigences technologiques qui marquent une percée significative dans la fabrication de dispositifs quantiques. ", a déclaré le Dr Chu Zhiqin. + Explorer plus loin

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