Sentez Diamond Tabanlı Kuantum Teknolojisini Hızlandıracak Araştırma Breakthrough

Sentez diamond tabanlı kuantum teknolojisinin gelişimini hızlandıracak iki yeni araştırma achievementi, ölçeklenebilirliği artırma ve üretim maliyetlerini büyük ölçüde azaltma potansiyeline sahiptir.

Bilgisayar ve cep telefonu donanımı genellikle silikon üzerine dayanır, ancak diamondın belirli özellikleri, kuantum süperbilgisayarlar, güvenli iletişim ve sensörler gibi kuantum teknolojileri için bir temel olarak kullanışlı olmasını sağlar.

Bu yaklaşımda iki büyük engel vardır. İlk olarak, bir milyon metrenin altında bir tek kristal diamond katmanını üretmek zorlu bir işlemdir ve ikinci olarak, maliyetler yüksektir.

Yeni Araştırma Makaleleri

University of Technology Sydney (UTS) bünyesindeki ARC Centre of Excellence for Transformative Meta-Optics’ten gelen iki yeni araştırma makalesi, bu sorunları ele almaktadır. Araştırma ekibinin lideri Profesör Igor Aharonovich’tir ve makaleler Nanoscale ve Advanced Quantum Technologies dergilerinde yayımlanmıştır.

“Diamondı kuantum uygulamalarında kullanmak için, diamond cihazlarında ‘optik hatalar’ üretmek必要 – kuantum bitsi olarak bilinen klasik bilgisayar bitlerinin bilgiyi kontrol etmek, manipüle etmek ve okumak için cavities ve waveguides,” dedi Profesör Aharonovich.

“Bu, diamondın çok ince bir tabakasını delmek veya oymak gibi, ışığın istenilen yönde seyahat etmesi ve sekmesi için,” diye devam etti.

Ekibin bir boyutlu fotanik kristal cavities üretmek için yeni bir hard masking yöntemi geliştirdiği bildirildi. Bu yöntem, diamond nano yapısını modellemek için ince bir metal tungsten katmanına dayanır.

UTS PhD adayı Blake Regan, Nanoscale makalesinin baş yazarıdır.

“Tungstenin hard mask olarak kullanılması, diamond üretiminin beberapa dezavantajını giderir. Bu, nanoscale çözünürlükte elektron demeti litografisinin uygulanabilirliğini artıran uniform bir conducive katman olarak işlev görür,” dedi Regan.

Regan’a göre, ekip polikristal bir materyaldan tek kristal diamond yapısının büyümesini sağlayan ilk kanıtları sunmaktadır.

“Bu ayrıca, diamond cihazlarının seçilen substrata ambient koşullarda transfer edilmesini sağlar ve bu süreç daha da otomatik hale getirilebilir, böylece diamond tabanlı kuantum fotanik devre bileşenleri oluşturulabilir,” diye devam etti.

Yeni Yaklaşımın Avantajları

30 nm genişliğindeki tungsten katmanı, bir insan saçının yaklaşık 10.000 katı daha incedir. Buna rağmen, diamondın 300 nm üzerinde oymasını mümkün kılmıştır ve bu, diamond işlemede bir rekor seçiciliktir.

Bu yaklaşımın diğer büyük avantajlarından biri, tungsten maskenin çıkarılması için hidroflorik asit kullanımına gerek olmamasıdır. Bu, diamond nano-üretiminin güvenliğini ve erişilebilirliğini büyük ölçüde artırır.

Maliyetleri ve ölçeklenebilirliği iyileştirmek için, ekip polikristal bir substrattan tek kristal diamond fotanik yapılar üretmeyi başarmıştır.

UTS PhD adayı Milad Nonahal, Advanced Quantum Technologies dergisinde yayımlanan çalışmanın baş yazarıdır.

“Bilgimiz dahilinde, polikristal bir materyaldan tek kristal diamond yapısının büyümesini sağlayan ilk kanıtları sunuyoruz – bu, tohumdan çiçek yetiştirme gibidir,” diye ekledi.

UTS Dr. Mehran Kianinia, ikinci çalışmanın kıdemli yazarıdır.

“Yöntemimiz, pahalı diamond materyallerine ve iyon implantasyonuna gerek kalmadan diamond kuantum donanımının ticarileştirilmesini hızlandırmanın anahtarıdır” dedi Kianinia.