КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 16-19-10367

НазваниеРазработка квантового интерфейса на основе диэлектрических и гибридных наноструктур для работы с одиночными NV-центрами

РуководительШадривов Илья Владимирович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО", г Санкт-Петербург

Период выполнения при поддержке РНФ 2016 г. - 2018 г. 

Конкурс№13 - Конкурс 2016 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки, 09-707 - Элементная база квантовых компьютеров и систем связи

Ключевые словаодиночный квантовый излучатель, квантовый интерфейс, наноантенна , метаповерхность, наноструктура, сверхвысокие частоты, магнитное поле

Код ГРНТИ29.33.17

СтатусУспешно завершен

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Формирование глобального информационного пространства приводит к интеграции информационных технологий во все сферы человеческого общества. Поэтому сегодня как никогда важны скорость обработки и передачи информации, пропускная способность канала передачи данных, помехоустойчивость и надежность линий связи. Причем требования к этим параметрам, связанные с увеличивающейся информатизацией общества, непрерывно растут. Это обуславливает необходимость разработки новых подходов к созданию систем хранения, передачи и обработки информации. В 2012 году Нобелевская премия по физике была присуждена за разработку экспериментальных методов для измерения и управления квантовыми системами. Нобелевский комитет отметил достижения именно в экспериментальной квантовой физике, так как научные исследования С. Ароша и Д. Вайнленда открыли возможность реализации концепции квантовых информационных систем, принципы и алгоритмы работы которых теоретически изучались с середины 80-х работ XX века. Работа таких устройств основана на квантово-механическом представлении об устройстве микромира и привлекательна с точки зрения производительности и энергопотребления. Реализация концепции квантовой информационной системы, прежде всего, связана с созданием квантовых источников излучения одиночных фотонов, вспомогательной инфраструктуры, предназначенной для управления электромагнитным полем и воздействия на квантовый объект, а также квантовых интерфейсов, позволяющих передавать информацию с одного квантового объекта (фотона) на другой (атом) и обратно. Трудности при создании таких систем чаще всего вызваны фундаментальными проблемами: дифракционный предел, неконтролируемое взаимодействием квантовой системы с окружением, управление излучением на наномасштабе, и др. Таким образом, создание и изучение источников одиночных фотонов, а также разработка систем, обеспечивающих взаимодействие квантовых объектов, несомненно, является актуальной научной проблемой мирового уровня, решение которой позволит создавать многофункциональные системы, основанные на распространении и взаимодействии квантовых сигналов, в том числе квантовые компьютеры. Наиболее перспективным кандидатом на роль источника одиночных фотонов при комнатной температуре, как основного элемента квантовых устройств, является центр азот-вакансия (NV-центр) в алмазе. Оптическое управление NV-центром осуществляется при помощи лазерного излучения, промежуточные операции с системой производятся при помощи микроволновых и магнитных полей. Однако для таких источников одиночных фотонов существует проблема эффективного сбора излучения, так как в спектре люминесценции NV-центра при комнатной температуре бесфононная линия содержит около 4% люминесценции всей системы. В настоящее время проводятся исследования в области применения плазмонных наноантенн для создания квантового интерфейса, а также увеличения эффективности сбора фотонов NV-центров. Применение таких наноантенн позволяет обойти дифракционный предел и обеспечить эффективное взаимодействие фотона и атома. Однако при создании квантово-информационных устройств, работающих с единичными квантами, требуется 100% эффективность передачи информации. Поэтому применение плазмонных наноантенн затруднительно: несмотря на высокую степень локализации электромагнитного поля, они обладают высокими диссипативными потерями на оптических частотах, что накладывает фундаментальные ограничения на эффективность функционирования плазмонных устройств. Научной новизной проекта является то, что для преодоления этих проблем впервые предлагается применение диэлектрических и металлодиэлектрических (гибридных) наноантенн. В отличие от плазмонных наноантенн, диэлектрические (с высоким показателем преломления) могут обладать наведенными магнитными моментами и не испытывают диссипативных потерь. Также предлагается использование гибридных наноантенн, объединяющих высокую степень локализации электромагнитной энергии и низкие диссипативные потери. Использование таких наноантенн позволит эффективно управлять светом на наномасштабе как через электрическую, так и магнитную компоненты световой волны. Объединение метаповерхности на основе диэлектрических или гибридных наноантенн с микроволновым резонатором, позволит создать систему для эффективного управления излучением одиночных квантовых источников на базе NV-центров. Таким образом, наша научная группа сформирована для проведения фундаментальных научных исследований, направленных на разработку эффективного квантового интерфейса, состоящего из массивов диэлектрических или металлодиэлектрических (гибридных) наноантенн, совмещенных с микроволновым резонатором для эффективного сбора и управления излучением одиночных квантовых источников на базе NV-центров для создания элементной базы квантово-информационных систем. Запланированные нами исследования также направлены на развитие теоретических методов описания взаимодействия одиночных квантовых систем с излучением в наноструктурированном окружении, а также экспериментальную реализацию разработанной концепции квантового интерфейса. Участники научной группы, представляющие Университет ИТМО, обладают большим опытом проведения научных исследований в области создания и исследования наноструктур и метаповерхностей в оптическом и микроволновом диапазоне частот. Результаты работ членов научной группы регулярно докладывались на крупнейших Российских и международных конференциях и опубликованы в ведущих научных журнах. Более подробная информация доступна на сайте лаборатории «Метаматериалы» Международного научно-исследовательского центра Нанофотоники и Метаматериалов Университета ИТМО http://metalab.ifmo.ru/. Участники научной группы, представляющие Физический институт им П.Н. Лебедева РАН являются известными учеными, проводящими исследования в области квантовой оптики. Большой опыт и научный задел позволили им получить прорывные результаты в этой области, которые получили признание на международном уровне. Создание научной группы, включающей сотрудников Университета ИТМО и Физического института им П.Н. Лебедева РАН, было инициировано руководителем проекта, который смог оценить важность междисциплинарного подхода для решения обозначенной в проекте научной проблемы и научный задел, имеющийся у этих двух групп. Руководитель проекта имеет большой опыт взаимодействия с каждым из этих коллективов и понимает достоинства каждой из этих команд, что позволит ему эффективно осуществлять стратегическое планирование исследований по проекту.

Ожидаемые результаты
В рамках данного проекта будут впервые проведены теоретические и экспериментальные исследования в области применения диэлектрических и металлодиэлектрических наночастиц и метаповерхностей для создания квантового интерфейса для источника одиночных фотонов на основе NV-центров. Для управления излучением NV-центров планируется использовать микроволновый резонатор. Объединение метаповерхности на основе диэлектрических или гибридных наночастиц с микроволновым резонатором создать систему источник одиночных фотонов (NV-центр)-квантовый интерфейс, что заложит огромный задел в области создании элементной базы устройств квантовой обработки информации. В ходе проекта будут получены: 1. Результаты теоретического и экспериментального исследования диэлектрических и металлодиэлектрических метаповерхностей в качестве элемента квантового интерфейса для работы с одиночными NV-центрами. 2. Результаты исследования влияния микроволнового излучения на процессы взаимодействия NV-центров вблизи диэлектрических и металлодиэлектрических метаповерхностей 3. Результаты исследования возможности создания системы для эффективного сбора и управления излучением одиночных квантовых источников на базе NV-центров, включающей источники одиночных фотонов (NV-центры), квантовый интерфейс из массивов диэлектрических (или гибридных) метаповерхностей, а также микроволновый метаматериал для управления излучением источников одиночных фотонов. Перечисленные результаты будут получены впервые, не будут иметь аналогов в мировой науке и позволят внести существенный вклад в области создания и исследования квантово-информационных систем. Ожидаемые результаты также позволят разработать ряд методов по анализу процессов, контролируемых с помощью диэлектрических и металлодиэлектрических наноантенн, в частности: квантовой динамики излучателей, эффективности взаимодействий посредством ближних полей, распространения и распределения оптических сигналов в наноразмерных системах. Результаты проекта будут интересны самому широкому кругу потребителей, для которых скорость передачи и обработки информации, а также надежность каналов передачи информации имеет принципиальное значение. Среди возможных потребителей мы можем указать банковский сектор; производителей систем связи и телекоммуникаций, мобильных электронных устройств, систем «умный дом», а также научной и специальной аппаратуры. Важность запланированных в проекте исследований также очевидна из того факта, что исследования в области квантово-информационных систем активно ведутся не только в частных и государственных институтах, но и таких транснациональных компаниях, как Samsung, Google, Intel и др. Представленные проект поможет вывести эти стратегически важные для России исследования на новый уровень за счет применения диэлектрических и гибридных наноструктур и метаматериалов.

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2016 году
Проведено детальное исследование диэлектрических и гибридных наноантенн для работы с источниками одиночных фотонов на базе наноалмазов с NV-центрами при помощи комплекса теоретических, численных и экспериментальных методов. Разработаны теоретические модели, описывающие взаимодействие наноалмаза с одиночным NV-центром с диэлектрическими и гибридными наноантеннами, а также влияние микроволнового излучения на процессы взаимодействия одиночных NV-центров с диэлектрическими и гибридными наноантеннами. Методами численного моделирования продемонстрирована возможность увеличения коэффициента вывода излучения наноалмаза с одиночным NV-центром, расположенным на поверхности кремниевой наноантенны, в 3 раза по сравнению со стеклянной подложкой. Продемонстрировано существенное усиление фактора Парселла в конечной цепочке кремниевых наноантенн, в которой излученный источником свет локализован в цепочке, а диаграмма рассеяния имеет два узких лепестка, направленных вдоль цепочки. Установлено, что количество наноантенн в цепочке оказывает влияние на величину фактора Парселла, например увеличение наноантенн от 2 до 14 приводит к увеличению фактора Парселла с 10 до 120. Разработана концепция гибридных симметричных наноантенн (система ядро-оболочка), состоящая из золотого ядра и кремниевой оболочки, для работы с NV-центрами и изучены механизмы их формирования численными методами. Установлено, что такая наноантенна обладает большим значением фактора Парселла в диэлектрической оболочке вследствие возбуждения мультипольных мод в металлическом ядре. Разработана и реализована концепция перестраиваемой ассиметричной гибридной наноантенны состоящей из золотой наночастицы в форме диска, расположенной на диэлектрической кремниевой наночастице в форме конуса. В такой наносистеме существует возможность как необратимого изменения оптических свойств за счет модификации формы золотой наночастицы при облучении наноантенны фемтосекундными лазерными импульсами, так и обратимого за счет генерации электрон-дырочной плазмы при облучении наноантенны фемтосекундными лазерными импульсами ниже порога модификации золотой наночастицы. В частности, впервые экспериментально продемонстрирована необратимая перестройка поглощения на 250 нм в видимой области, а также обратимая перестройка пропускания на 15% в окрестности магнитного дипольного резонанса гибридной наноантенны. Проведено исследование оптических свойств гибридных нанодимеров (пары ассиметричных гибридных наноантенн) методом численного моделирования. Показано, что в случае необратимой перестройки оптических свойств и изменению формы золотой наночастицы от диска к сфере, происходит усиление электрического поля в зазоре между наночастицами (в 3 раза). Также проведены исследования гибридной GaAs/Au антенны (в форме вискера) методом ближнепольной микроскопии, построена карта распределения ближнепольного сигнала при возбуждении антенны в окрестности бесфононной линии NV-центра. Проведен комплекс исследований для разработки метода детерминированного размещения наноалмазов, который позволит проводить контролируемое расположение наноалмазов с NV-центрами на плоских поверхностях. Достигнутая эффективность размещения на данный момент составляет около 20%. Были проведены первые модельные эксперименты по взаимодействию наноалмазов с NV-центрами с диэлектрическими наноантеннами. Также теоретически и экспериментально были исследованы основные источники флуоресценции, наблюдающиеся в системе наноалмаз с NV-центрами в сочетании с одномодовым оптическим волокном, и обсуждены возможные пути улучшения отношения сигнал/шум. Была построена численная модель СВЧ-резонатора с перестраиваемыми характеристиками для управления излучением одиночных NV-центров, а также проведено электродинамическое моделирование коэффициента отражения резонатора и картин распределения ближнего электромагнитного поля.

 

Публикации

1. Воробьев В.В., Сошенко В.В., Большедворский С.В., Сорокин В.Н., Смольянинов А.Н., Акимов А.В. Coupling of single NV center to the tapered optical fiber Proceedings of SPIE, 9920 992012-1 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1117/12.2237844

2. Зограф Г.Р., Рыбин М.В., Зуев Д.А., Макаров С.В., Белов П.А., Лопаницына Н.Ю., Куксин А.Ю., Стариков С.В. Modeling of formation mechanism and optical properties of Si/Au core-shell nanoparticles Proceedings of the International Conference Days on Diffraction, DD 2016, pp. 460-464 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1109/DD.2016.7756894

3. Зуев Д.А., Макаров С.В., Миличко В.А., Краснок А.Е., Белов П.А., Мухин И.С., Морозов И.А., Баранов Д.Г., Мирошниченко А.Е. Reversible and non-reversible tuning of hybrid optical nanoresonators Proceedings of the International Conference DAYS on DIFFRACTION 2016, DIFFRACTION 2016, pp. 464–467 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1109/DD.2016.7756895

4. Краснок А.Е., Глыбовский С.В., Петров М.И., Макаров С.В., Савельев Р.С., Белов П.А., Симовский К.Р., Кившар Ю.С. Demonstration of the enhanced Purcell factor in all-dielectric structures APPLIED PHYSICS LETTERS, 108, 211105 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1063/1.4952740

Аннотация результатов, полученных в 2017 году
Разработаны численные модели и изучено влияние пространственного расположения наноалмазов с NV-центрами относительно диэлектрических и металлодиэлектрических (гибридных) наноантенн, ориентации диполя, моделирующего NV-центр в наноалмазе, а также размеров наноалмазов на диаграмму направленности излучения и фактор Парселла. Полученные результаты демонстрируют существенную зависимость диаграммы направленности и фактора Парселла от ориентации источника излучения в наноалмазе относительно наноантенны, а также возможность достижения высоких значений фактора Парселла (100 для гибридных и 20 для диэлектрических наноантенн) при ориентации диполя перпендикулярно подложке. Численными методами впервые изучены олигомеры диэлектрических и гибридных наноантенн для управления оптическими свойствами (фактор Парселла, диаграмма направленности) наноалмаза с NV-центром. Установлено, что максимально достижимое значение фактора Парселла в диэлектрических олигомерах может достигать 87 и 43 для гибридных олигомеров в случае ориентации диполя, моделирующего NV-центр в наноалмазе, горизонтально подложке. Исследован металлодиэлектрический нанорезонатор, представляющий собой резонансную диэлектрическую наночастицу (Si) на подложке тонкой пленки Au. Показаны усиление электрического и магнитного поля до 25 и 18 раз соответственно, возможность температурного контроля и высокая направленность оптического излучения из наносистемы, помещенной в зазор между наночастицей Si и пленкой Au. Экспериментально реализованы массивы диэлектрических наноантенн, металлодиэлектрические резонаторы, олигомеры гибридных наноантенн, проведено исследование изменения оптических свойств гибридных олигомеров под действием фемтосекундного лазерного излучения. Проведены эксперименты с размещением одиночных наноалмазов в окрестности диэлектрических наноантенн методами spin-coating и pick-and-place. Получены экспериментальные результаты, демонстрирующие возможность уменьшения времени жизни люминесценции, увеличения числа отчетов, а также управления диаграммой направленности излучения одиночного наноалмаза с NV-центрами, при помощи диэлектрической наноантенны. Впервые экспериментально продемонстрировано сокращение времен жизни люминесценции (в 2 раза) одиночных NV-центров в наноалмазах, расположенных вблизи сферических диэлектрических наноантенн. Спроектирован диэлектрический СВЧ резонатор, который обеспечивает среднюю частоту Раби 10 МГц в объеме 7 кубических миллиметров со стандартным отклонением менее 1% и умеренной мощностью накачки. Достигнуто минимальное значение амплитуды коэффициента отражения резонатора 0,0565 на резонансной частоте 2,83 ГГц.

 

Публикации

1. Залогина А.С., Джавадзаде Д., Зуев Д.А., Савельев Р.С., Воробьев В.В., Макаров С.В., Белов П.А., Акимов А.В., Шадривов И.В. Effect of dipole orientation on Purcell factor for the quantum emitter near silicon nanoparticle AIP Conference Proceedings, 1874, 040058 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1063/1.4998131

2. Капитанова П., Сошенко В., Воробьев В., Добрых Д., Большедворский С., Сорокин В., Акимов А. Dielectric resonator antenna for coupling to NV centers in diamond AIP Conference Proceedings, 1874, 030017 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1063/1.4998046

3. Миличко В.А., Зуев Д.А., Баранов Д.Г., Зограф Г.П., Вологина К., Красилин А.А., Мухин И.С., Дмитриев П.А., Виноградов В,В., Макаров С.В., Белов П.А. Metal-dielectric nanocavity for real-time tracing molecular events with temperature feedback LASER & PHOTONICS REVIEWS, - (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1002/lpor.201700227

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Экспериментально исследовано распределение поля внутри диэлектрического СВЧ резонатора, разработанного в ходе проекта. Определено оптимальное расположение образца относительно резонатора для достижения максимальной частоты Раби и ее минимальной неоднородности. Достигнуто оптимальное распределение поля внутри резонатора, при котором достигается максимальная частота Раби и однородность поля в пределах 2%. Предложена концепция использования последовательности спинового эха, которое позволяет увеличить время когерентности для ансамбля спинов NV центров в алмазной пластине. Проведено исследование спиновых свойств детонационных наноалмазов с одиночными NV-центрами, формирующих агломераты в виде наноантенн, объединенные в диэлектрическую метаповерхность. Установлено, что интенсивность флюоресценции NV-центров в такой системе примерно в 2,2 раза больше по сравнению с NV-центрами в кристаллических наноалмазах со средним размером около 50 нм. Получен контраст (30%) в считывании сигнала флюоресценции, исследованы спиновые свойства в такой системе. Получены значения времен когерентности T2 (3-5 мкс) и T2* (0.9-1.3 мкс). Исследована гибридная метаповерхность, состоящая из наноалмазов с одиночными NV-центрами, размещенных поверхности наноантенн из гиперболического метаматериала. Время жизни оптического возбужденного состояния в среднем составило 14 нс. Произведены измерения спиновых свойств, получены значения времен когерентности T2 (3.8 мкс) и T2* (280 нс). Разработана и реализована микроволновая антенна для управления спиновой системой NV центра на базе диэлектрического цилиндрического резонатора, обеспечивающая циркулярную поляризацию микроволнового поля внутри резонатора, возбуждаемую с помощью двух HEM11δ мод в квадратуре. Частота Раби в центре резонатора составила 7.8МГц при суммарной входной мощности микроволнового сигнала 5В. Среднеквадратичная неоднородность поля в объеме 1мм3 составила менее 5%. Предложена и реализована концепция активных диэлектрических наноантенн на основе наноалмазов со встроенными NV-центрами, обеспечивающими увеличение скорости люминесценции. Теоретически изучены оптические свойства таких наноантенн, в том числе усиление поля и эффект Парселла. Теоретически показано, что на резонансных частотах может быть достигнуто усиление электрического поля до 2х раз в широком диапазоне размеров, а для частиц алмаза определенных размеров и для определенных положений диполя, моделирующего NV- центр, внутри сферы фактор Парселла может достигать 30. Экспериментально продемонстрировано, что время жизни множественных NV-центров в наночастицах резонансных алмазов, находится в диапазоне 9-17 нс, что в 1,5-3 раза короче по сравнению с оптически малыми наноалмазами. Полученное значение хорошо согласуется с проведенными теоретическими оценками (до 5 раз). Получены теоретические результаты сравнения оптических свойств наноантенн из Si и GaP. Показано, что, несмотря на то, что Si обладает большими потерями по сравнению с GaP в видимом диапазоне, существенного преимущества при использовании GaP для создания наноантенн для усиления излучения наноразмерного источника не наблюдается. При этом при ориентации диполя, моделирующего NV-центр, перпендикулярно подложке как радиационный, так и нерадиационный фактор Парселла выше для Si-наноантенн.

 

Публикации

1. Большедворский С.В., Воробьев В.В., Сошенко В.В., Зеленеев А., Сорокин В.Н., Смолянинов А.Н., Акимов А.В. On investigation of optical and spin properties of NV centers in aggregates of detonation nanodiamonds AIP Conference Proceedings, №1, V. 1936, pp.020001-1-5 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1063/1.5025439

2. Залогина А.С., Савельев Р.С., Ушакова Е.В., Зограф Г.П., Комиссаренко Ф.Э., Миличко В.А., Макаров С.В., Зуев Д.А., Шадривов И.В. Purcell effect in active diamond nanoantennas Nanoscale, Том: 10 Выпуск: 18 Стр.: 8721-8727 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1039/c7nr07953b

3. П. Капитанова, В.В. Сошенко, В.В. Воробьев, Д. Добрых, С.В. Большедворский, В.Н. Сорокин, А.В. Акимов 3D uniform manipulation of NV centers in diamond using dielectric resonator antenna JETP Letters, vol. 108, iss. 9, pp. 625 – 626 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1134/S0370274X1821004X

4. Сошенко В.В., Рубинас О.Р., Воробьев В.В., Большедворский С.В., Капитанова П.В., Сорокин В.Н., Акимов А.В. Microwave Antenna for Exciting Optically Detected Magnetic Resonance in Diamond NV Centers Bulletin of the Lebedev Physics Institute, №8, V.45, pp.237-240 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.3103/S1068335618080043

5. В. Ярошенко, А. Залогина, Д. Зуев, П. Капитанова, И. Шадривов Circularly polarized antenna for coherentmanipulation of NV-centers in diamond Journal of Physics: Conference Series, Volume 1092, conference 1 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1088/1742-6596/1092/1/012168

6. - Физики предложили антенну для разработки сверхчувствительных датчиков магнитного поля нового поколения Пресс-служба Университета ИТМО, - (год публикации - )

7. - Наноалмаз превратили в управляемый источник света Пресс-служба РНФ, - (год публикации - )

Возможность практического использования результатов
Полученные результаты обладают большим потенциалом практического использования. С точки зрения потребителей результатов проекта, можно выделить следующие целевые группы. Научные целевые группы, занимающиеся фундаментальными и прикладными научными исследованиями в области изучения взаимодействия излучения наномазмерных источников одиночных фотонов с наноантеннами. Действительно, результаты данного научного проекта, являются оригинальными результатами мирового уровня и позволили получить новые знания о процессах и механизмах управления светом при помощи диэлектрических и гибридных наноструктур и метаповерхностей, а также спиновыми свойствами NV-центров при помощи микроволнового поля. Полученные результаты создадют задел для последующих работ в новых, быстро развивающихся направлениях – диэлектрической и гибридной нанофотонике для управления излучением одиночных фотонов. Немаловажно, что результаты разработки и исследования активной алмазной наноантенны, полученные в ходе данного проекта, фактически лежат у истоков нового направления в нанофотонике – активная диэлектрическая нанофотоника, в котором изучается теоретически и экспериментально новый тип наноантенн с интегрированными внутрь источниками оптического излучения. Полученные в проекте результаты обладают высоким потенциалом к коммерциализации. Поэтому промышленными целевыми группами потребителей результатов проекта являются производители систем оптоэлектроники и телекоммуникационных устройств. Немаловажно, что разработка наноструктур для перспективных нанофотонных систем, является сегодня чрезвычайно актуальной и новой задачей в рамках критических технологий «Нано-, био-, информационные, когнитивные технологии» и «Технологии получения и обработки функциональных наноматериалов». Такие материалы и наносистемы будут определять стратегию развития оптической компонентной базы информационно-телекоммуникационных систем, которые также выделены в разряд приоритетных направлений исследований Российской Федерации «Информационно-телекоммуникационные системы», а также затрагивают такие приоритетные направления как индустрия наносистем, энергоэффективность и энергосбережение. Поэтому применение результатов данного проекта при разработке устройств нанофотоники реализующих работу в однофотонных режимах может применяться для создания высокотехнологичного оборудования в рамках стратегии импортзамещения и позволит сформировать глобально конкурентоспособные экспортоориентированные высокотехнологичные продукты и сервисы. Среди результатов проекта отдельно стоит выделить следующие как потенциально наиболее приближенные к практическому использованиию. 1) Активная алмазная наноантенна. Большой потенциал для проектирования, простоты конструкции по сравнению с существующими системами фотонных резонаторов и применимость для широкого спектра центров окраски в алмазе делают активную алмазную наноантенуа перспективным инструментом для создания контролируемых излучающих элементов в видимом диапазоне для будущих нанофотонных устройств, включая быстро переключающиеся источники для оптических систем связи, а также эффективные источники одиночных фотонов для квантовых информационных систем и биовизуализации 2) Разработанные СВЧ-антенны для управления оптическими свойствами NV-центров открывают возможность создания сверхчувствительных магнитометров, работающих при комнатной температуре. 3) Разработанные методы контролируемого размещения наноалмазов (как отдельных наноалмазов, так и их массивов) на плоских поверхностях или наноантеннах открывают возможность создания нового класса излучающих наносистем для научных или прикладных задач. 4) Разработанная система: диэлектрические (гибридные наноантенны)/микроволновый резонатор открывает возможность создания оптических чипов, работающих в однофотонном режиме, таким образом создавая задел в области создании элементной базы устройств квантовой обработки информации.