Diamanten bezitten opmerkelijke eigenschappen die ze ideaal maken voor kwantumnetwerken, inclusief hun vermogen om kwantuminformatie op te slaan en te verzenden. Hoewel natuurlijk voorkomende diamanten vaak gebrekkig zijn, hebben wetenschappers ontdekt dat deze onvolkomenheden kunnen worden benut om ‘gebrekkige diamanten’ te creëren die onverwachte voordelen bieden voor kwantumtechnologieën

De aanwezigheid van defecten in diamanten, zoals stikstofvacancycentra (NV), kunnen fungeren als qubits:de fundamentele eenheden van kwantuminformatie. Deze defecten kunnen worden gecontroleerd en gemanipuleerd om verschillende kwantumbewerkingen uit te voeren, zoals het opslaan en verwerken van kwantumbits (qubits). Door specifieke defecten op een gecontroleerde manier te introduceren, kunnen wetenschappers diamanten ontwerpen met nauwkeurige eigenschappen die zijn afgestemd op specifieke kwantumnetwerktoepassingen.

Een groot voordeel van het gebruik van gebrekkige diamanten voor kwantumnetwerken is hun vermogen om op verzoek afzonderlijke fotonen – individuele deeltjes licht – uit te zenden. Deze eigenschap is essentieel voor kwantumcommunicatieprotocollen zoals kwantumcryptografie en kwantumteleportatie. De NV-centra in gebrekkige diamanten zenden fotonen uit met een hoge zuiverheid, waardoor ze ideaal zijn voor het verzenden van kwantuminformatie over lange afstanden.

Gebrekkige diamanten bieden ook verbeterde fotostabiliteit in vergelijking met andere materialen die in kwantumnetwerken worden gebruikt. Ze zijn bestand tegen hoge stralingsniveaus zonder hun kwantumeigenschappen in gevaar te brengen, waardoor ze geschikt zijn voor zware omgevingen en ruimtetoepassingen. Bovendien hebben gebrekkige diamanten aangetoond dat ze bestand zijn tegen temperatuurschommelingen, waardoor betrouwbare prestaties onder uiteenlopende omstandigheden worden gegarandeerd.

Samenvattend zijn gebrekkige diamanten naar voren gekomen als een veelbelovend materiaalplatform voor kwantumnetwerken vanwege hun unieke eigenschappen, zoals controleerbare defectcentra, emissie van één foton, fotostabiliteit en temperatuurbestendigheid. Door de ‘gebreken’ in diamanten te benutten, hebben wetenschappers nieuwe mogelijkheden ontsloten mogelijkheden om kwantumtechnologieën te bevorderen en de grenzen van kwantumcommunicatie en computergebruik te verleggen