纽约城市大学的研究人员展示了量子发射器——金刚石中的氮空位 (NV) 中心——在通过扫描尖端移动时如何以意想不到的方式与特殊设计的光子结构相互作用。

这项研究由科学部马丁和米歇尔科恩物理学教授卡洛斯·A·梅里莱斯领导，题为“拓扑光子波导模式发射钻石形状的氮空位中心”，发表在《自然纳米技术》杂志上。

长期以来，NV中心的缺点——其宽广而混乱的发射光谱——竟然能够实现一种新型耦合，以前所未有的方式重塑其发出的光。这一发现对量子信息技术具有根本性的意义，因为这种耦合有助于克服光谱扩散等长期存在的挑战，并开辟在芯片上实现稳健的自旋-光子和自旋-自旋纠缠的途径。

同时，这项工作展示了一种新颖的传感能力：通过分析NV发射，该团队可以重建具有显著对比度的光子模式的详细、偏振分辨图像。

梅里莱斯说：“除了光子结构之外，这种偏振敏感性最终可以应用于检测手性分子，这对生物学和医学至关重要。”

他补充说，后续研究将继续在两个方向上进行——更深入地探索量子发射器与结构的相互作用，并基于相同原理开发新的传感应用。

更多信息： Raman Kumar 等人，拓扑光子波导模式在金刚石形状中发射氮空位中心，《自然纳米技术》 (2025)。期刊信息： 《自然纳米技术》