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Fabricação de microressonadores poliméricos com nanodiamantes para tecnologias de informação quântica

Processo: 20/08715-2
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Vigência (Início): 01 de setembro de 2020
Vigência (Término): 30 de abril de 2024
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Pesquisador responsável:Cleber Renato Mendonça
Beneficiário:Filipe Assis Couto
Instituição-sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:18/11283-7 - Fotônica não linear: espectroscopia e processamento avançado de materiais, AP.TEM
Assunto(s):Fotopolimerização   Nanodiamantes   Fotônica   Ressonadores ópticos   Informação quântica

Resumo

Para obter a integração de tecnologias de informação quântica em dispositivos fotônicos, é necessário combinar microestruturas ressonantes e guias de onda em uma única plataforma tridimensional (3D). O diamante é um material de interesse para ser incorporado em tais dispositivos, pois defeitos inseridos em sua estrutura cristalina apresentam fenômenos que o tornam promissor como matriz para os elementos que agem como qubits. Dentre tais defeitos, são de particular interesse os centros de vacâncias de nitrogênio (NV-), que agem como emissores de fótons únicos que possuem estados de spin que podem ser manipulados e lidos opticamente à temperatura ambiente. Assim, a incorporação e controle preciso da localização dos centros NV- são de extrema importância na confecção de tais dispositivos. Alinhado a estes interesses, o presente projeto de pesquisa de doutorado visa a utilização da técnica de fotopolimerização por absorção de dois fótons (A2F) para a fabricação de microcavidades ópticas, às quais serão incorporadas nanodiamantes com centros NV. Inicialmente, será desenvolvida a metodologia para a incorporação de nanodiamantes nas estruturas fabricadas via A2F e sua caracterização. Em seguida, serão produzidas microestruturas ressonantes que suportam Whispering Gallery Modes (WGMs), cujo confinamento resulta em microcavidades de alto fator de qualidade e baixo volume modal. Manipulando os parâmetros de tais microestruturas de forma a serem ressonantes com a fluorescência emitida pelos centros de cor, esperamos confinar e amplificar o sinal emitido, avançando ainda mais em direção a um dispositivo capaz de realizar o processamento de informação quântica. (AU)