Испещрённые кремнием алмазы приближают появление практичных квантовых компьютеров

Источник перевод для gearmix (Антон Комаров)

Учёные считают, что алмазы могут стать твёрдой основой для практичных квантовых компьютеров. Дефекты размером с атом в алмазах могут содержать кубиты, хранящие противоречивую информацию (к примеру, одновременно «включить» и «выключить») таким образом, чтобы информацию можно было прочитать, не боясь её изменить. Но существует проблема. Самый часто встречающийся дефект, когда атомы азота заменяют атомы углерода, излучает столь широкий диапазон света, что он слишком неточен для использования. Тем не менее, команда исследователей изобрела способ, чтобы свести эту неточность к минимуму: вкрапить немного кремния, который излучает менее широкий диапазон света.

Метод заключается в уменьшении толщины синтетического алмаза до 200 нанометров, создании оптических резонаторов на его поверхности (чтобы повысить яркость выделяемого света) и использовании специальной имплантационной установки наноразмера, чтобы поместить ионы кремния в эти полости.

Без дополнительных усилий можно поместить лишь определённое количество кремния, но у учёных получилось создать дефекты, содержащие большее его количество, путём бомбардировки алмаза пучками электронов (которые создают дополнительные полости) и повышения температуры алмаза до тех пор, пока отверстия не начнут перемещаться и взаимодействовать с кремнием. Чем чаще повторять этот процесс, тем больше образуется дефектов.

Технология ещё не до конца проработана. У получающихся дефектов не лучшее расположение (они находятся приблизительно на глубине в 50 нанометров), поэтому они не излучают достаточное количество света, характеристики которого устроили бы учёных. Впрочем, этот подход гораздо лучше предыдущих и позволяют предположить, что настоящие квантовые компьютеры на алмазе находятся в пределах досягаемости.