Квантові обчислення
Проривні дослідження, спрямовані на прискорення Quantum Tech на основі синтетичних алмазів
Два нових дослідницьких відкриття прискорять розробку квантової технології на основі синтетичного алмазу, яка покращить масштабованість і різко знизить витрати на виробництво.
Обладнання комп’ютерів і мобільних телефонів часто покладається на кремній, але алмаз має особливі властивості, які роблять його корисним як основу для квантових технологій, таких як квантові суперкомп’ютери, захищений зв’язок і датчики.
Є дві основні перешкоди для цього підходу. По-перше, складно виготовити монокристалічний алмазний шар, розмір якого менше однієї мільйонної частки метра, а по-друге, висока вартість.
Нові дослідницькі роботи
Нещодавно було опубліковано дві нові дослідницькі статті Центру передового досвіду трансформаційної метаоптики ARC при Технологічному університеті Сіднея (UTS), присвячені цим питанням. Дослідницьку групу очолює професор Ігор Агаронович, статті опубліковані в Нанорозмір та Передові квантові технології.
«Для того, щоб алмаз використовувався в квантових додатках, нам потрібно точно сконструювати «оптичні дефекти» в алмазних пристроях — порожнинах і хвилеводах — для керування, маніпулювання та зчитування інформації у формі кубітів — квантової версії класичних комп’ютерних бітів». — сказав професор Агаронович.
«Це схоже на прорізування отворів або вирізання жолобів у надтонкому аркуші алмазу, щоб забезпечити рух світла та відскок у потрібному напрямку», — продовжив він.
Команда змогла створити одновимірні порожнини фотонних кристалів, розробивши новий метод жорсткого маскування, який спирається на тонкий металевий шар вольфраму для формування візерунка алмазної наноструктури.
Доктор філософії UTS Блейк Ріган є провідним автором Нанорозмір папір.
«Використання вольфраму як твердої маски усуває кілька недоліків виготовлення алмазів. Він діє як рівномірний стримуючий провідний шар, щоб покращити життєздатність електронно-променевої літографії з нанорозмірною роздільною здатністю», — сказав Реган.
За словами Рігана, команда пропонує перші докази зростання однокристалічної алмазної структури з полікристалічного матеріалу за допомогою підходу «знизу вгору».
«Це також дозволяє переносити алмазні пристрої після виготовлення на обрану підкладку в умовах навколишнього середовища. І цей процес можна далі автоматизувати для створення модульних компонентів для квантових фотонних схем на основі алмазів», – продовжив він.
Переваги Нового Підходу
Шар вольфраму завширшки 30 нм приблизно в 10,000 300 разів тонший за людську волосину. Незважаючи на це, він забезпечив травлення алмазу понад XNUMX нм, що є рекордною вибірковістю для обробки алмазів.
Однією з інших великих переваг цього підходу є те, що для видалення вольфрамової маски не потрібно використовувати фтористоводневу кислоту, яка є надзвичайно небезпечною кислотою, яка зараз використовується. Завдяки цьому безпека та доступність процесу нанофабрикації алмазів значно покращується.
Щоб підвищити вартість і масштабованість, команді вдалося виростити монокристалічні алмазні фотонні структури з вбудованими квантовими дефектами з полікристалічної підкладки.
Доктор філософії UTS Мілад Нонахал є провідним автором дослідження, опублікованого в Передові квантові технології.
«Наскільки нам відомо, ми пропонуємо перші докази вирощування монокристалічної алмазної структури з полікристалічного матеріалу за допомогою підходу «знизу вгору» — як вирощування квітів із насіння», — додав він.
UTS Доктор Мехран Кіанінія є старшим автором другого дослідження.
«Наш метод усуває потребу в дорогих алмазних матеріалах і використання іонної імплантації, яка є ключовою для прискорення комерціалізації алмазного квантового обладнання», — сказав Кіанінія.
