सिंथेटिक हीरा आधारित क्वांटम तकनीक को तेज करने के लिए नए शोध की सफलता

दो नए शोध सफलता सिंथेटिक हीरा आधारित क्वांटम तकनीक के विकास को तेज करेंगी, जो स्केलेबिलिटी में सुधार करेगी और उत्पादन लागत को काफी कम करेगी।

कंप्यूटर और मोबाइल फोन हार्डवेयर अक्सर सिलिकॉन पर निर्भर करते हैं, लेकिन हीरे के कुछ गुण हैं जो इसे क्वांटम प्रौद्योगिकियों के लिए उपयुक्त बनाते हैं, जैसे क्वांटम सुपरकंप्यूटर, सुरक्षित संचार और सेंसर।

इस दृष्टिकोण के दो बड़े बाधाएं हैं। पहला, एकल क्रिस्टल हीरा परत को बनाना मुश्किल है, जो एक मीटर के एक मिलियनवें हिस्से से कम है, और दूसरा, लागत अधिक है।

नई शोध पत्र

यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी सिडनी (UTS) में ARC सेंटर ऑफ एक्सीलेंस फॉर ट्रांसफॉर्मेटिव मेटा-ऑप्टिक्स से दो नए शोध पत्र प्रकाशित हुए हैं जो इन मुद्दों को संबोधित करते हैं। शोध टीम का नेतृत्व प्रोफेसर इगोर अहारोनोविच कर रहे हैं, और पत्र नैनोस्केल और एडवांस्ड क्वांटम टेक्नोलॉजीज में प्रकाशित हुए हैं।

“क्वांटम अनुप्रयोगों में हीरे का उपयोग करने के लिए, हमें हीरा डिवाइसों में ‘ऑप्टिकल दोष’ को सटीक रूप से इंजीनियर करने की आवश्यकता है – काविटी और वेवगाइड्स – जानकारी को नियंत्रित, मैनिपुलेट और रीडआउट करने के लिए क्यूबिट्स के रूप में,” प्रोफेसर अहारोनोविच ने कहा।

“यह एक पतली हीरा शीट में छेद काटने या गहराई बनाने के समान है, ताकि प्रकाश वांछित दिशा में यात्रा करे और उछले,” उन्होंने जारी रखा।

टीम ने एक नए हार्ड मास्किंग विधि विकसित करके एक-आयामी फोटोनिक क्रिस्टल काविटी बनाई, जो एक पतली धातुई टंगस्टन परत पर निर्भर करती है जो हीरा नैनोस्ट्रक्चर को पैटर्न करने के लिए उपयोग की जाती है।

UTS पीएचडी उम्मीदवार ब्लेक रेगन नैनोस्केल पत्र के प्रमुख लेखक हैं।

“टंगस्टन का उपयोग एक हार्ड मास्क के रूप में हीरा निर्माण के कई नुकसानों को संबोधित करता है। यह एक समान प्रतिबंधक चालक परत के रूप में कार्य करता है जो नैनोस्केल रिज़ॉल्यूशन पर इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी की व्यवहार्यता में सुधार करता है,” रेगन ने कहा।

रेगन के अनुसार, टीम एक बहुक्रिस्टलीय सामग्री से एकल क्रिस्टल हीरा संरचना के विकास के पहले प्रमाण प्रदान कर रही है नीचे से ऊपर की ओर।

“यह वांछित सब्सट्रेट पर हीरा डिवाइसों को पोस्ट-फैब्रिकेशन ट्रांसफर करने की भी अनुमति देता है, और प्रक्रिया को आगे स्वचालित किया जा सकता है, हीरा आधारित क्वांटम फोटोनिक सर्किट्री के लिए मॉड्यूलर घटक बनाने के लिए,” उन्होंने जारी रखा।

नई दृष्टिकोण के फायदे

30 नैनोमीटर चौड़ा टंगस्टन परत एक मानव बाल की तुलना में लगभग 10,000 गुना पतली है। इसके बावजूद, यह हीरे की खुदाई को 300 नैनोमीटर से अधिक की अनुमति देता है, जो हीरा प्रसंस्करण के लिए एक रिकॉर्ड चयनात्मकता है।

इस दृष्टिकोण के अन्य बड़े फायदों में से एक यह है कि टंगस्टन मास्क को हटाने के लिए हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का उपयोग करने की आवश्यकता नहीं है, जो वर्तमान में उपयोग में एक अत्यधिक खतरनाक एसिड है। इसके कारण, हीरा नैनोफैब्रिकेशन प्रक्रिया की सुरक्षा और पहुंच में काफी सुधार होता है।

लागत और स्केलेबिलिटी में सुधार करने के लिए, टीम ने एक बहुक्रिस्टलीय सब्सट्रेट से एम्बेडेड क्वांटम दोषों के साथ एकल क्रिस्टल हीरा फोटोनिक संरचनाओं को उगाया।

UTS पीएचडी उम्मीदवार मिलाद नोनाहल एडवांस्ड क्वांटम टेक्नोलॉजीज में प्रकाशित अध्ययन के प्रमुख लेखक हैं।

“हमारे ज्ञान के अनुसार, हम एक बहुक्रिस्टलीय सामग्री से एकल क्रिस्टल हीरा संरचना के विकास के पहले प्रमाण प्रदान करते हैं – नीचे से ऊपर की ओर दृष्टिकोण — जैसे बीज से फूल उगाने की तरह,” उन्होंने जोड़ा।

UTS डॉ. मेहरान कियानिनिया दूसरे अध्ययन के वरिष्ठ लेखक हैं।

“हमारी विधि महंगे हीरा सामग्री और आयन इम्प्लांटेशन की आवश्यकता को समाप्त करती है, जो हीरा क्वांटम हार्डवेयर के व्यावसायीकरण को तेज करने के लिए महत्वपूर्ण है” कियानिनिया ने कहा।