Ученые нашли в кремнии новый дефект, который поможет в создании надежных квантовых компьютеров
Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре назвали дефект CN-центр. Он не содержит водорода и может служить стабильным кубитом для масштабируемых квантовых технологий, излучая свет в телекоммуникационном диапазоне. Результаты работы опубликованы в научном журнале Physical Review B.
Кремний считается одной из самых перспективных платформ для развития квантовых технологий, поскольку позволяет использовать уже существующие огромные производственные мощности полупроводниковой промышленности. Для создания кубитов — базовых блоков квантовой информации — ученые используют дефекты кристаллической решетки атомного масштаба, способные взаимодействовать с электронами и излучать одиночные фотоны.
В последнее время особое внимание физиков было сосредоточено на так называемом T-центре — дефекте в кремнии, который может долго хранить квантовую информацию и излучать свет в диапазоне, оптимальном для передачи по оптоволокну с минимальными потерями.
Однако T-центр состоит из атомов углерода и водорода. Как отмечают исследователи, подвижность водорода внутри кристалла делает структуру хрупкой и крайне чувствительной к условиям производства, что затрудняет массовое и надежное создание таких устройств.
В новом исследовании команда ученых с помощью передовых методов первопринципного компьютерного моделирования на атомном уровне нашла перспективную альтернативу — CN-центр, состоящий исключительно из углерода и азота.
Отсутствие водорода делает эту структуру более стабильной и технологичной при изготовлении реальных устройств. При этом расчеты показывают, что CN-центр сохраняет все ключевые оптические и электронные преимущества своего предшественника, включая работу в телекоммуникационном диапазоне.
По мнению авторов работы, открытие безводородного излучателя квантового света является важным шагом, сокращающим разрыв между фундаментальной наукой и коммерческим производством полупроводниковых устройств.
Если характеристики CN-центра будут успешно подтверждены экспериментальным путем, он может стать практичным строительным блоком для квантовых сетей, ускорив развитие технологий на базе тех же материалов, которые сегодня используются в традиционной электронике.
Залогиньтесь, чтобы писать комментарии