Investigadores del City College de Nueva York han demostrado cómo los emisores cuánticos —los centros de vacantes de nitrógeno (NV) en diamantes— interactúan de formas inesperadas con estructuras fotónicas especialmente diseñadas al ser desplazados por una punta de barrido.

Dirigido por Carlos A. Meriles, profesor de Física Martin y Michelle Cohen en la División de Ciencias, el estudio, titulado "Topological photonic waveguide modes emitted by diamond-shaped nitrogen-vacancy centres", se publicó en la revista Nature Nanotechnology.

Una desventaja de larga data de los centros NV —su amplio y desordenado espectro de emisión— resultó ser capaz de habilitar un nuevo tipo de acoplamiento que remodela la luz que emiten de una manera sin precedentes. Este descubrimiento tiene implicaciones fundamentales para las tecnologías de información cuántica, ya que dicho acoplamiento ayuda a superar desafíos de larga data como la difusión espectral y abre caminos para lograr en un chip un entrelazamiento robusto espín-fotón y espín-espín.

Simultáneamente, este trabajo demuestra una novedosa capacidad de detección: al analizar la emisión del centro NV, el equipo pudo reconstruir imágenes detalladas, resueltas en polarización, de los modos fotónicos con un contraste notable.

Meriles dijo: «Más allá de las estructuras fotónicas, esta sensibilidad a la polarización podría eventualmente aplicarse para detectar moléculas quirales, lo que es crucial para la biología y la medicina».

Añadió que las investigaciones de seguimiento continuarán en dos direcciones —explorar más a fondo la interacción de los emisores cuánticos con las estructuras y desarrollar nuevas aplicaciones de detección basadas en el mismo principio.