Recientemente, investigadores de la Universidad Rice, en colaboración con el Laboratorio Nacional de Oak Ridge y la Universidad de Tecnología de Sídney, lograron un avance importante: por primera vez, fabricaron emisores cuánticos de bajo ruido y a temperatura ambiente en nitruro de boro hexagonal (h-BN) mediante técnicas de crecimiento escalables. Este logro abre nuevas vías para el desarrollo de la tecnología cuántica, particularmente en computación y comunicación cuántica.

Los qubits, como unidades básicas de información en la computación cuántica, requieren una generación confiable para la aplicación a gran escala de la tecnología cuántica. El nitruro de boro hexagonal, como plataforma potencial de qubits, ha atraído atención por su capacidad para albergar emisores de fotón único sólidos (SPE). Los SPE son estructuras atómicas en materiales sólidos que generan fotones individuales, cruciales para la computación y comunicación cuántica.

En un nuevo estudio publicado en Science Advances, el equipo de investigación sintetizó películas delgadas de h-BN utilizando deposición por láser pulsado (PLD) e incorporó intencionalmente átomos de carbono durante el proceso de deposición. Estos átomos de carbono se entretejen en la red cristalina atómica de h-BN, creando defectos o irregularidades que actúan como SPE robustos y confiables.

"Nuestro trabajo demuestra un método escalable para crear SPE de alto rendimiento en h-BN, un paso importante hacia fuentes de luz cuántica prácticas", dijo Arka Chatterjee, investigador postdoctoral en el Laboratorio de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Rice. Él enfatizó que este avance allana el camino para integrar emisores cuánticos en sistemas fotónicos e informáticos cuánticos del mundo real.

Para verificar el rendimiento de las películas delgadas de h-BN dopadas con carbono, el equipo realizó pruebas de espectroscopía de fotoluminiscencia, mediciones de correlación de fotones y modelado teórico. Los resultados de análisis indican que las películas delgadas de h-BN dopadas con carbono exhiben una emisión de fotón único excepcionalmente pura y estable, cercana al estado ideal. Estos emisores también muestran alta luminosidad, fuerte polarización y excelente estabilidad lumínica.

Este descubrimiento promete integrar SPE en dispositivos cuánticos basados en chips y sensores, impulsando transformaciones en la comunicación cuántica, el procesamiento de información y tecnologías de sensado. El profesor adjunto de Ingeniería Eléctrica y Computacional, Ciencia de Materiales e Ingeniería Nano de la Universidad Rice, Profesor Huang, indicó que la combinación de pureza, escalabilidad y estabilidad operativa establece un nuevo estándar en el campo, resolviendo desafíos de larga data.