Spectroscopie optique et contrôle de charge du NV− centres dans des conditions cryogéniques. unDiagramme du niveau d'énergie du NV−. Les flèches rouges clairs (pleines et pointillées) indiquent les transitions optiques autour de 637 nm entre les niveaux du sol et les premières variétés excitées ; les flèches rouge foncé indiquent les photons d'ionisation et les flèches ondulées désignent les photons émis. b, Balayage de l'image confocale sous excitation verte d'une section du cristal comportant plusieurs NV. Les encarts sur les côtés montrent les spectres optiques des NV encerclés dans l'ensemble lors de l'application du protocole dans le diagramme supérieur en utilisant un éclairage rouge de fréquence variable ; ici (et partout ailleurs sauf indication contraire), l'axe horizontal est un décalage de fréquence par rapport à 470,470 THz. Pour chaque cas, nous obtenons une image NV-sélective en utilisant le même protocole mais avec le laser 637 nm accordé sur l'un des Sz transitions (indiquées par une flèche dans chaque spectre) ; seulement le NV résonant− est visible sur les images. Les puissances laser sont respectivement de 1,6 mW et 2 µW à 532 et 637 nm. cNV− protocole d'ionisation sous forte excitation optique (210 µW) à 637 nm (en haut). MW1 (MW2) désigne une excitation MW en résonance avec le ms = 0 ↔ms= −1 ( ms= 0 ↔ ms= +1) transition dans le triplet d'état fondamental ; la durée des impulsions π est de 100 ns. NV relative− population d'état de charge en fonction de l'intervalle d'ionisation τjepour une NV représentative dans l'ensemble (en bas). Toutes les expériences sont réalisées à 7 K. PL, photoluminescence ; au, unités arbitraires ; λ, longueur d'onde ; APD, photo-détecteur d'avalanches ; kcts, kilo-comptes. Crédit: Nature Nanotechnologie (2023). DOI : 10.1038/s41565-023-01542-9
Des physiciens du City College de New York ont développé une technique susceptible d'améliorer la capacité de stockage de données optiques dans les diamants. Ceci est possible en multiplexant le stockage dans le domaine spectral. La recherche menée par Richard G. Monge et Tom Delord, membres du groupe Meriles de la Division des sciences du CCNY, s'intitule « Stockage de données optiques réversibles en dessous de la limite de diffraction » et paraît dans la revueNature Nanotechnologie.
“Cela signifie que nous pouvons stocker de nombreuses images différentes au même endroit dans le diamant en utilisant un laser d'une couleur légèrement différente pour stocker différentes informations dans différents atomes dans les mêmes points microscopiques”, a déclaré Delord, associé de recherche postdoctoral au CCNY. “Si cette méthode peut être appliquée à d'autres matériaux ou à température ambiante, elle pourrait trouver sa place dans des applications informatiques nécessitant un stockage de grande capacité.”
La recherche du CCNY s'est concentrée sur un minuscule élément présent dans les diamants et matériaux similaires, connu sous le nom de « centres de couleur ». Il s’agit essentiellement de défauts atomiques capables d’absorber la lumière et de servir de plate-forme à ce que l’on appelle les technologies quantiques.
“Ce que nous avons fait, c'est contrôler très précisément la charge électrique de ces centres de couleur à l'aide d'un laser à bande étroite et de conditions cryogéniques”, a expliqué Delord. “Cette nouvelle approche nous a permis d'écrire et de lire de minuscules morceaux de données à un niveau beaucoup plus fin qu'auparavant, jusqu'à un seul atome.”
Les technologies de mémoire optique ont une résolution définie par ce qu'on appelle la « limite de diffraction », c'est-à-dire le diamètre minimum sur lequel un faisceau peut être focalisé, qui correspond approximativement à la moitié de la longueur d'onde du faisceau lumineux (par exemple, la lumière verte aurait une limite de diffraction). de 270 nm).
“Donc, vous ne pouvez pas utiliser un faisceau comme celui-ci pour écrire avec une résolution inférieure à la limite de diffraction, car si vous déplacez le faisceau moins que cela, vous auriez un impact sur ce que vous avez déjà écrit. Donc normalement, les mémoires optiques augmentent la capacité de stockage en rendant la longueur d'onde plus grande. plus court (passage au bleu), c'est pourquoi nous avons la technologie 'Blu-ray'”, a déclaré Delord.
Ce qui différencie l'approche de stockage optique CCNY des autres, c'est qu'elle contourne la limite de diffraction en exploitant les légers changements de couleur (longueur d'onde) existant entre les centres de couleur séparés par moins que la limite de diffraction.
“En réglant le faisceau sur des longueurs d'onde légèrement décalées, il peut être conservé au même emplacement physique mais interagir avec différents centres de couleur pour modifier sélectivement leurs charges, c'est-à-dire écrire des données avec une résolution de sous-diffraction”, a déclaré Monge, chercheur postdoctoral à CCNY qui a participé à l’étude en tant que titulaire d’un doctorat. étudiant au Graduate Center, CUNY.
Un autre aspect unique de cette approche est qu’elle est réversible. “On peut écrire, effacer et réécrire un nombre infini de fois”, note Monge. « Bien qu'il existe d'autres technologies de stockage optique capables de le faire, ce n'est pas le cas typique, surtout lorsqu'il s'agit de haute résolution spatiale. Un disque Blu-ray est encore une fois un bon exemple de référence : vous pouvez y écrire un film. mais vous ne pouvez pas l'effacer et en écrire un autre.
Plus d'information:
Richard Monge et al, Stockage optique réversible des données en dessous de la limite de diffraction,Nature Nanotechnologie (2023). DOI : 10.1038/s41565-023-01542-9
Fourni par le City College de New York
Citation: Une percée dans le stockage optique des données augmente la capacité des diamants en contournant la limite de diffraction (2023, 4 décembre) récupéré le 4 décembre 2023 sur
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