Дефекты в алмазах помогут в создании квантовых компьютеров

Допирование углеродного нанобразца
Допирование углеродного нанобразца

Ученые из США предложили эффективный способ использования азото-замещенных вакансий в алмазе для нужд квантовых вычислений. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Applied Physics Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте издательства AIP Publishing .

Физикам удалось создать новую технику имплантации азото-замещенных вакансий в алмазный образец. Для этого ученые использовали допирование углеродной подложки тонкой азотной пленкой методом, аналогичном термодиффузии. В ходе процедуры допирования толщина слоя азота контролировалась за счет низкой скорости роста пленки, достигающей восьми нанометров в час. Это позволило исследователям ограничить глубину проникновения азота в углеродный материал и таким образом управлять расположением азото-замещенных вакансий в кристалле.

Используя вышеописанную методику, ученым удалось успешно создать азото-замещенные вакансии в углеродном объеме 180 нанометров. Такой нанообъем, по мнению ученых, может быть использован в качестве конструктивной части будущих квантовых электронных систем.

В этих системах, как считают ученые, азото-замещенные вакансии в алмазе могут выступать в качестве физических реализаций кубитов. Время спиновой когерентности для таких объектов превосходит 300 микросекунд, что позволяет дольше удерживать квантовую информацию, связанную с ориентацией спинов в кубитах.

В своей работе физикам удалось добиться необходимой локализации (расположения в нанообъеме) азото-замещенных вакансий и поддерживать необходимый уровень когерентности во времени. Ученые считают, что, кроме квантовой электроники, их работа может найти применение в биофизике при исследованиях процессов фотосинтеза на молекулярном уровне.

Кубит (квантовый бит) является квантовым обобщением классического бита. В отличие от последнего, кроме значений 0 и 1, он может принимать любое промежуточное значение, являющееся суперпозицией базисных состояний (0 и 1). Физическая реализация квантового бита, таким образом, использует любую систему, где такой принцип имеет место быть.

Азото-замещенные вакансии представляет собой дефект кристаллической решетки алмаза, в которой один атом углерода замещен на атом азота. Такое изменение решетки приводит к появлению у алмаза новых свойств, в частности, к управлению спинами в вакансиях при помощи электромагнитных полей (в том числе и света).

Обсудить
Наука и техника
 — 
13:52 21 февраля 2017
Александр Шестаков

«В развитии главное — масштаб цели»

Интервью с ректором ЮУрГУ Александром Шестаковым о науке, образовании и развитии
Без ствола
Российские власти сокращают число владельцев гражданского оружия
Тир во время чумы
Как тренировка в стрелковом клубе обернулась смертью инструктора и ученика
Недостаток ресурсов при избытке амбиций
Что не так с индийской системой закупок оружия
Научили родину бомбить
Как отец воспитал из сына-подростка боевика «Джабхат ан-Нусры»
Орхан Памук«Ни одна жизнь не достойна романа»
Орхан Памук о современной Турции и противостоянии Востока и Запада
Pierre et Gilles, Sainte Marie MacKillop (Kylie Minogue), 1995, Collection privée (c) Pierre et GillesГолубо-розовое
Транссексуалы, проститутки и панки в латексе на снимках гей-пары Пьера и Жиля
Смерть вождя
Роли, по которым мы запомним Алексея Петренко
Дэвид Алмонд«Вырасти — это понять, что родители были неправы»
Дэвид Алмонд о том, как опасно быть взрослым
Гудбай, Берлин
Десять лучших фильмов главного фестиваля зимы
Бог простит
В церкви нашли квартиру с красной мебелью и портретами в стиле поп-арт
Дворянское гнездо
Один из самых шикарных в мире домов нашли в диком лесу
«Пусть меня захоронят в отравленную, но родную землю»
Почему люди отказываются покидать чернобыльскую зону: реальные истории
Поставили баком
Англичане сделали идеальный дом из резервуара для воды