Two-Dimensional Graphene Multilayer as Quantum Photon Receiver: Replacing 0D Point Defects with 2D Capture Surfaces for Entanglement-Assisted Optical Interferometry

Recent    demonstration    of    entanglement-assisted    non-local    optical    interferometry    using    siliconvacancy    (SiV)    quantum    memories    in    diamond    nanocavities    (Stas    et    al.,    Nature    651,    326–332,    2026) opens    a    path    toward    quantum-enhanced    telescope    arrays.    However,    the    SiV    center    is    a    zerodimensional    point    defect    with    a    capture    cross-section    orders    of    magnitude    smaller    than    the    incident photon    beam,    fundamentally    limiting    sensitivity    for    faint    astronomical    sources.    Here    we    propose replacing    the    0D    point    defect    with    a    two-dimensional    graphene    multilayer    receiver.    Each    graphene layer    absorbs    exactly    πα    =    2.293%    of    incident    radiation    across    the    full    electromagnetic    spectrum    (Nair et    al.,    Science    320,    1308,    2008),    where    α    is    the    fine-structure    constant.    A    stack    of    N    layers    absorbs    A    = 1    −    (1    −    πα)ᴺ,    yielding    21%    capture    at    10    layers    (3.4    nm)    and    69%    at    50    layers    (17    nm).    The    transition from    0D    to    2D    increases    the    effective    photon    capture    area    by    an    estimated    factor    of    10⁶    or    more.    We pose    the    open    experimental    question:    can    engineered    graphene    multilayers    maintain    the    quantum coherence    required    for    entanglement-assisted    phase    measurements?    If    so,    the    photon    collection bottleneck    of    current    quantum    receiver    architectures    is    eliminated.