Investigadores han logrado desarrollar emisores de fotones únicos (SPEs) ultrabrillantes en diamante, caracterizados por una línea espectral excepcionalmente estrecha y un fuerte desacoplamiento de las vibraciones de la red cristalina (fonones). Este avance es crucial para el desarrollo de tecnologías cuánticas, ya que la emisión de fotones individuales con alta pureza y eficiencia es fundamental para la computación cuántica, la criptografía cuántica y la metrología cuántica.

Los SPEs se basan en defectos de color en el diamante, como los centros de vacante de nitrógeno (NV) o de silicio (SiV). El desafío principal ha sido lograr una emisión de fotones con una anchura de línea espectral muy pequeña y, al mismo tiempo, minimizar la interacción con los fonones del material. Esta interacción fonónica provoca un ensanchamiento de la línea espectral y una reducción de la eficiencia de emisión, comprometiendo la coherencia de los fotones.

El equipo ha conseguido superar estas limitaciones mediante una ingeniería precisa de los defectos y el entorno del diamante. Los nuevos emisores demuestran una anchura de línea espectral ultranarrow, lo que implica una mayor coherencia de los fotones emitidos. Además, el fuerte desacoplamiento fonónico asegura que una mayor proporción de la energía de excitación se convierte en fotones, en lugar de disiparse como calor en la red cristalina, resultando en una mayor brillantez y pureza de los fotones individuales.

Este logro representa un paso significativo hacia la realización de dispositivos cuánticos robustos y escalables. La capacidad de generar fotones únicos de alta calidad y de forma eficiente abre nuevas vías para la construcción de redes cuánticas, el procesamiento de información cuántica y el desarrollo de sensores cuánticos de precisión. Los próximos pasos incluirán la integración de estos emisores en arquitecturas fotónicas más complejas y la exploración de su rendimiento en condiciones operativas diversas.