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.
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.