أظهر باحثون من جامعة مدينة نيويورك أن باعثات الكم – مراكز النيتروجين-الشواغر (NV centers) في الماس – تتفاعل بطرق غير متوقعة مع هياكل فوتونية مصممة خصيصاً عند تحريكها عبر طرف مسح.

قاد الدراسة كارلوس أ. ميريليس، أستاذ الفيزياء في قسم العلوم بكلية مارتن وميشيل كوهن، ونُشرت بعنوان “Topological photonic waveguide mode emission from a diamond-shaped nitrogen-vacancy center” في مجلة Nature Nanotechnology.

لطالما كان العيب في مراكز NV – طيف انبعاثها الواسع والمشوش – يمثل تحدياً، لكنه أتاح الآن نوعاً جديداً من الاقتران يعيد تشكيل الضوء المنبعث بطريقة غير مسبوقة. يحمل هذا الاكتشاف أهمية أساسية لتكنولوجيا المعلومات الكمومية، إذ يساعد هذا الاقتران في التغلب على التحديات طويلة الأمد مثل التشتت الطيفي، ويفتح المجال لتحقيق تشابك قوي بين الإلكترونات والفوتونات أو بين الإلكترونات على الرقائق.

في الوقت نفسه، أظهرت هذه الدراسة قدرة استشعار جديدة: من خلال تحليل انبعاث NV، يمكن للفريق إعادة بناء صور مفصلة ومميزة بحساسية للاستقطاب لأنماط الفوتونات.

قال ميريليس: "إلى جانب الهياكل الفوتونية، يمكن أن تُستخدم هذه الحساسية للاستقطاب في النهاية للكشف عن الجزيئات الكيرالية، وهو أمر بالغ الأهمية لعلم الأحياء والطب."

وأضاف أن الأبحاث المستقبلية ستستمر في اتجاهين – استكشاف أعمق لتفاعل باعثات الكم مع الهياكل، وتطوير تطبيقات استشعار جديدة بناءً على نفس المبادئ.