क्वांटम कंप्यूटिंग
सिंथेटिक हीरा-आधारित क्वांटम टेक को तेज करने के लिए तैयार ब्रेकथ्रू रिसर्च
दो नए शोध सफलताएं सिंथेटिक हीरा-आधारित क्वांटम प्रौद्योगिकी के विकास को तेज करेंगी, जो स्केलेबिलिटी में सुधार करने और निर्माण लागत को काफी कम करने के लिए तैयार है।
कंप्यूटर और मोबाइल फोन हार्डवेयर अक्सर सिलिकॉन पर निर्भर करता है, लेकिन हीरे में विशिष्ट गुण होते हैं जो इसे क्वांटम सुपरकंप्यूटर, सुरक्षित संचार और सेंसर जैसी क्वांटम प्रौद्योगिकियों के लिए आधार के रूप में उपयोगी बनाते हैं।
इस दृष्टिकोण के लिए दो बड़े बाधाएं हैं। पहला, एकल क्रिस्टल हीरा परत को बनाना मुश्किल है, जो एक मीटर से कम है, और दूसरा, लागत अधिक है।
नई रिसर्च पेपर
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 अहरोनोविच 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 दोषों’ को सटीक रूप से इंजीनियर करने की आवश्यकता है – गुहाओं और तरंग मार्गों को क्वांटम संस्करण के रूप में जानकारी को नियंत्रित, मैनिपुलेट और पढ़ने के लिए,” प्रोफेसर अहरोनोविच ने कहा।
“यह एक पतली हीरा शीट में छेद काटने या गहराई बनाने के समान है, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि प्रकाश वांछित दिशा में यात्रा करता है और उछलता है,” उन्होंने जारी रखा।
टीम एक नए हार्ड मास्किंग विधि विकसित करके एक-आयामी फोटोनिक क्रिस्टल गुहाओं बनाने में सक्षम थी, जो हीरा नैनोस्ट्रक्चर को पैटर्न करने के लिए एक पतली धातु टंगस्टन परत पर निर्भर करती है।
यूटीएस पीएचडी उम्मीदवार ब्लेक रेगन नैनोस्केल पत्र के प्रमुख लेखक हैं।
“टंगस्टन का उपयोग एक हार्ड मास्क के रूप में हीरा निर्माण की कई कमियों को संबोधित करता है। यह एक समान प्रतिबंधक चालक परत के रूप में कार्य करता है ताकि नैनोस्केल रिज़ॉल्यूशन पर इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी की व्यवहार्यता में सुधार हो,” रेगन ने कहा।
रेगन के अनुसार, टीम एक पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्री से एकल क्रिस्टल हीरा संरचना के विकास के पहले प्रमाण प्रदान कर रही है नीचे से ऊपर की ओर दृष्टिकोण के माध्यम से।
“यह वातावरण की स्थिति के तहत सब्सट्रेट के चयन पर हीरा डिवाइसों को स्थानांतरित करने की भी अनुमति देता है। और प्रक्रिया को आगे स्वचालित किया जा सकता है, हीरा-आधारित क्वांटम फोटोनिक सर्किटरी के लिए मॉड्यूलर घटक बनाने के लिए,” उन्होंने जारी रखा।
नई दृष्टिकोण के फायदे
30nm-चौड़ा टंगस्टन परत एक मानव बाल की तुलना में लगभग 10,000 गुना पतली है। इसके बावजूद, यह 300nm से अधिक हीरा खुरचने में सक्षम था, 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 नाटकीय रूप से सुधार होता है।
लागत और स्केलेबिलिटी में सुधार करने के लिए, टीम एक पॉलीक्रिस्टलाइन सब्सट्रेट से एम्बेडेड क्वांटम दोषों के साथ एकल क्रिस्टल हीरा फोटोनिक संरचनाओं को उगाने में सक्षम थी।
यूटीएस पीएचडी उम्मीदवार मिलाद नोनाहल एडवांस्ड क्वांटम टेक्नोलॉजीज में प्रकाशित अध्ययन के प्रमुख लेखक हैं।
“हमारे ज्ञान के सर्वोत्तम, हम पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्री से एकल क्रिस्टल हीरा संरचना के विकास के पहले प्रमाण प्रदान करते हैं नीचे से ऊपर की ओर दृष्टिकोण का उपयोग करके – जैसे कि बीज से फूल उगाना,” उन्होंने जोड़ा।
यूटीएस डॉ मेहरान कियानिनिया दूसरे अध्ययन में एक 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।
