بحث جديد يسرع تطور التكنولوجيا الكمومية القائمة على الألماس الصناعي

سيتسارع تطوير التكنولوجيا الكمومية القائمة على الألماس الصناعي بفضل两个 اكتشافين بحثيين جديدين، مما سيعزز من القابلية للتوسع ويهبط التكاليف الإنتاجية بشكل كبير.

يعتمد عتاد الحاسوب والهواتف النقالة غالبًا على السيليكون، ولكن الألماس يمتلك خصائص معينة تجعله مفيدًا كقاعدة للتكنولوجيا الكمومية مثل الحواسيب الكمومية الفائقة والاتصالات الآمنة والمتحسسات.

هناك两个 عقبات رئيسية أمام هذا النهج. أولًا، من الصعب تصنيع طبقة الألماس أحادية البلورة، والتي تقل عن مليون جزء من المتر، وثانيًا، التكاليف مرتفعة.

أوراق بحثية جديدة

نشرت أوراق بحثية جديدة قادمة من مركز التميز للبصريات المتحولة في جامعة التكنولوجيا في سيدني (UTS) مؤخرًا لتعالج هذه القضايا. يقود فريق البحث البروفيسور إيغور آهارونوفيتش، ونشرت الأوراق في Nanoscale وAdvanced Quantum Technologies.

“لكي يستخدم الألماس في التطبيقات الكمومية، نحتاج إلى هندسة دقيقة للعيوب البصرية في أجهزة الألماس – الحفر والمرشحات – للسيطرة على المعلومات وتحويلها وقراءتها في شكل قubits – النسخة الكمومية للبتات الكلاسيكية في الحاسوب،” قال البروفيسور آهارونوفيتش.

“يشبه ذلك حفر ثقوب أو حفر خنادق في ورقة رقيقة من الألماس، لضمان سير الضوء والارتداد في الاتجاه المطلوب،” واصل.

تمكن الفريق من إنشاء حفر بصرية ثنائية الأبعاد باستخدام طريقة新的 لتصنيع القناع الصلب، والتي تعتمد على طبقة رقيقة من التنجستن لتطوير بنية الألماس النانوية.

بليك ريجان هو المرشح الرائد لدراسة Nanoscale.

“استخدام التنجستن كقناع صلب يعالج عدة عيوب في تصنيع الألماس. يعمل كطبقة موصلة موحدة لتحسين فعالية الليثوغرافيا الإلكترونية بدقة نانومترية،” قال ريجان.

وفقًا لريجان، يقدم الفريق أول دليل على نمو هيكل ألماس أحادي البلورة من مادة متعددة البلورات باستخدام نهج من القاعدة إلى الأعلى.

“كما يسمح بنقل أجهزة الألماس بعد التصنيع إلى القاعدة المختارة في ظل الظروف المحيطة. ويمكن تلقيم العملية بشكل أكبر لإنشاء مكونات متوافرة لدوائر الألماس الكمومية البصرية،” واصل.

مميزات النهج الجديد

الطبقة الواسعة 30 نانومتر من التنجستن هي حوالي 10,000 مرة أرق من شعرة الإنسان. على الرغم من ذلك، تمكنت من حفر ألماس يزيد على 300 نانومتر، وهو رقم سجل لتحديد موقع الألماس.

من بين المزايا الكبيرة الأخرى لهذا النهج هو أن إزالة قناع التنجستن لا تتطلب استخدام حمض الهيدروفلوريك، وهو حمض خطير للغاية مستخدم حاليًا. ونتيجة لذلك، تحسنت سلامة وسهولة وصول عملية تصنيع الألماس النانوي بشكل كبير.

为了 تحسين التكلفة والقابلية للتوسع، تمكن الفريق من نمو هياكل ألماس بصرية أحادية البلورة مع عيوب كمومية متأصلة من قاعدة متعددة البلورات.

ميلاد نوناهال هو المرشح الرائد لدراسة منشورة في Advanced Quantum Technologies.

“لدينا أول دليل على نمو هيكل ألماس أحادي البلورة من مادة متعددة البلورات باستخدام نهج من القاعدة إلى الأعلى — مثل نمو الأزهار من البذرة،” أضاف.

الدكتور مهران كيانينيا من جامعة التكنولوجيا في سيدني هو المؤلف الرئيسي للدراسة الثانية.

“طريقةنا تلغي الحاجة إلى مواد ألماس باهظة الثمن واستخدام التأثير الإشعاعي، وهو مفتاح تسريع تطبيق الأجهزة الكمومية القائمة على الألماس” قال كيانينيا.