Точка в кристалле, которая светит по команде экспресс
Внутри кристалла нитрида бора иногда встречаются дефекты — места, где атомы выбиты или стоят не так, как положено. Один из таких дефектов, B-центр, умеет испускать свет: он поглощает энергию и отдаёт её в виде одного-единственного фотона. Это как крошечная лампочка, которая загорается только тогда, когда её попросят, и не даёт лишнего света.
Учёные направили на B-центр короткие лазерные импульсы и увидели, что дефект можно переключать между состояниями «светится» и «не светится». Если импульс подобран точно, дефект успевает «качнуться» в возбуждённое состояние и вернуться обратно, испустив один фотон. Такой режим называют когерентным управлением — светом управляют так же, как рукой переключают тумблер.
Правда, дефект быстро теряет свою «настройку»: через 0,6 наносекунды он забывает, в каком состоянии был. Это как качели, которые после толчка почти сразу останавливаются. Но даже такого времени хватает, чтобы использовать B-центр как источник фотонов по требованию — например, в квантовых компьютерах, где каждый фотон несёт кусочек информации.
Такие дефекты в нитриде бора можно встраивать в крошечные оптические схемы на чипе. Тогда вместо громоздких лазеров и зеркал мы получим компактные устройства, где свет рождается и управляется прямо внутри кристалла. Это как построить фабрику одиночных фотонов размером с пылинку.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2602.18096
Defects in solid-state systems constitute a promising platform for the realization of deterministic quantum emitters. Among many candidate materials and emitters, point defects in hexagonal Boron Nitride (hBN) have recently emerged as particularly promising. In this work, we probe the coherence of an individual B center with a zero phonon line at 436 nm, under pulsed resonant excitation. We observe power-dependent Rabi oscillations up to 5{\pi}, demonstrating optical coherent control of the transition. We achieve an excellent single photon purity of 93% at {\pi}-pulse. Furthermore, we probe the coherence of the two-level system using Ramsey interferometry, revealing an inhomogeneous coherence time of T_2*=0.60 ns. These results establish B centers in hBN as viable candidates for triggered, coherent quantum emitters and represent an important step towards their integration into quantum photonic platforms.
Нитрид бора — тот же материал, что и в составе сверхпрочной керамики и в смазках, но именно дефекты в его кристаллической решётке превращают его в источник одиночных фотонов.