การวิจัยที่เป็น 里程碑 เพื่อเพิ่มความเร็วของเทคโนโลยีควอนตัมสังเคราะห์จากเพชร

การวิจัยสองชิ้นใหม่จะเร่งพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัมสังเคราะห์จากเพชร ซึ่งจะปรับปรุงความสามารถในการขยายขนาดและลดต้นทุนการผลิตอย่างมาก

ฮาร์ดแวร์ของคอมพิวเตอร์และโทรศัพท์มือถือมักจะพึ่งพา ซิลิกอน แต่เพชรมีคุณสมบัติพิเศษที่ทำให้เหมาะสำหรับใช้เป็นฐานสำหรับเทคโนโลยีควอนตัม เช่น คอมพิวเตอร์ควอนตัม การสื่อสารที่ปลอดภัย และเซ็นเซอร์

มีสองอุปสรรคหลักในการใช้เพชร คือ การสร้างชั้นเพชรคริสตัลเดี่ยวที่มีขนาดเล็กกว่าหนึ่งล้านที่ของเมตร และต้นทุนที่สูง

การวิจัยใหม่

สองบทความวิจัยใหม่จาก ARC Centre of Excellence for Transformative Meta-Optics ที่ University of Technology Sydney (UTS) ได้รับการตีพิมพ์เมื่อเร็วๆ นี้เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ ทีมวิจัยนำโดย Professor Igor Aharonovich และบทความได้รับการตีพิมพ์ใน Nanoscale และ Advanced Quantum Technologies

“เพื่อให้เพชรสามารถใช้ในแอปพลิเคชันควอนตัมได้ เราต้องสร้าง ‘ข้อบกพร่องทางแสง’ ในอุปกรณ์เพชร — คาวิตี้และเวฟไกด์ — เพื่อควบคุม จัดการ และอ่านข้อมูลในรูปแบบของไกบิต — รูปแบบควอนตัมของบิตคอมพิวเตอร์คลาสสิก” Professor Aharonovich กล่าว

“มันเหมือนกับการตัดหลุมหรือแกะร่องในแผ่นเพชรที่มีขนาดเล็กมาก เพื่อให้แสงเดินทางและสะท้อนในทิศทางที่ต้องการ” เขายังคง nói

ทีมวิจัยสามารถสร้างคาวิตี้คริสตัลโฟโตนิกส์หนึ่งมิติได้โดยพัฒนาวิธีการ 마스킹ใหม่ ซึ่งพึ่งพาแผ่นทังสเตนบางๆ เพื่อสร้างโครงสร้างนาโนเพชร

UTS PhD candidate Blake Regan เป็น ผู้เขียนหลักของบทความใน Nanoscale

“การใช้ทังสเตนเป็น 마스킹แก้ปัญหาหลายประการในการสร้างเพชร มันทำหน้าที่เป็นชั้น導ไฟฟ้าที่สม่ำเสมอเพื่อปรับปรุงความสามารถในการใช้ลิทوگرาฟีแบบอิเล็กตรอนในระดับนาโน” Regan กล่าว

ตาม Regan ทีมวิจัยเสนอหลักฐานแรกของการเติบโตของโครงสร้างเพชรคริสตัลเดี่ยวจากวัสดุโพลีคริสตัลไลน์โดยใช้การเข้าใกล้จากล่างขึ้นบน

“มัน cũngทำให้สามารถถ่ายโอนอุปกรณ์เพชรไปยังซับสเตรตที่เลือกได้ภายใต้สภาพแวดล้อมปกติ และกระบวนการสามารถถูกทำให้ 자동ได้ เพื่อสร้างส่วนประกอบแบบโมดูลาร์สำหรับวงจรโฟโตนิกส์ควอนตัมจากเพชร” เขายังคงพูด

ข้อดีของวิธีการใหม่

ชั้นทังสเตนที่มีขนาด 30 นาโนเมตร มีความบางกว่าเส้นผมของมนุษย์ถึง 10,000 เท่า แต่ชั้นนี้ทำให้สามารถแกะเพชรได้มากกว่า 300 นาโนเมตร ซึ่งเป็นผลลัพธ์ที่ดีที่สุดในการประมวลผลเพชร

ข้อดีอีกประการหนึ่งของวิธีการนี้คือการถอดマスキングทังสเตนไม่ต้องการการใช้กรดไฮโดรฟลูออริก ซึ่งเป็นกรดที่อันตรายมากที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน ด้วยเหตุนี้กระบวนการสร้างนาโนเพชรจึงมีความปลอดภัยและเข้าถึงได้ดีขึ้น

เพื่อปรับปรุงต้นทุนและความสามารถในการขยายขนาด ทีมวิจัยสามารถเติบโตโครงสร้างโฟโตนิกส์จากเพชรคริสตัลเดี่ยวที่มีข้อบกพร่องทางแสงฝังตัวจากวัสดุโพลีคริสตัลไลน์

UTS PhD candidate Milad Nonahal เป็น ผู้เขียนหลักของการศึกษาที่ตีพิมพ์ใน Advanced Quantum Technologies

“เรามีหลักฐานแรกของการเติบโตของโครงสร้างเพชรคริสตัลเดี่ยวจากวัสดุโพลีคริสตัลไลน์โดยใช้การเข้าใกล้จากล่างขึ้นบน — เช่น การปลูกดอกไม้จากเมล็ด” เขาเพิ่ม

UTS Dr. Mehran Kianinia เป็น ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษาที่สอง

“วิธีการของเราลดความจำเป็นในการใช้วัสดุเพชรที่มีราคาแพงและไม่ต้องใช้การปลูกไอออน ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการเร่งการค้าขายของฮาร์ดแวร์ควอนตัมจากเพชร” Kianinia กล่าว