Поделиться
Российские физики выявили кристалл, который можно использовать для массового производства квантовых чипов
В Казанском федеральном университете исследовали ранее мало изученный кристалл карбида кремния и выяснили, что он обладает необходимыми свойствами для производства квантовых устройств. При том, что карбид кремния уже используется для выращивания крупных полупроводниковых подложек, работа ученых открывает путь к массовому производству квантовых чипов.
Квантовые свойства
Ученые из Казанского федерального университета (КФУ) в результате исследования выявили свойства кристалла карбида кремния (SiC) политипа 6H, которые позволяют использовать его для создания масштабируемых квантовых устройств, сообщила пресс-служба КФУ на сайте вуза.
«Квантовые технологии на данный момент имеют три основных направления — квантовые вычисления, коммуникации и сенсорика. В данном случае результаты будут полезны при разработке элементов преобразования квантовой информации между различными средами с эффективным переносом или преобразованием данных: в квантовых коммуникациях, сетях и спин-фотонных интерфейсах», — сказала участница исследования Екатерина Дмитриева.
В научный коллектив вошли директор Института физики КФУ Марат Гафуров, научный сотрудник НИЛ «Перспективные платформы для спиновых квантовых манипуляций» Фадис Мурзаханов, доцент кафедры квантовой электроники и радиоспектроскопии Георгий Мамин, доцент кафедры общей физики Ирина Грачева, студентки института Екатерина Дмитриева и Юлия Ермакова.
Исследование проводилось в сотрудничестве с лабораторией электроники полупроводников с большой энергией связи Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН.
Возможности для масштабирования
Кристалл 6H-SiC, содержащий азотно-центрированные спиновые дефекты, является относительно новой малоизученной средой, пояснили исследователи. Азотно-вакансионные центры известны на примере NV-центров в алмазе. Однако, в отличие от алмаза, доступного лишь в виде мелких кристаллов, карбид кремния — это высокотехнологичный промышленный полупроводник, для которого уже освоено выращивание восьмидюймовых 200-миллиметровых подложек.
Крупные и высококачественные пластины позволяют применять стандартные методы микросистемной и полупроводниковой технологии, включая литографию, травление и ионную имплантацию. Это обстоятельство критически важно для создания масштабируемых квантовых устройств и открывает путь к массовому производству квантовых чипов, отметил Мурзаханов, причем с высоким уровнем интеграции, надежностью и повторяемостью параметров.
«Хорошо изученные и известные NV-центры в алмазе обладают максимальной эффективностью всего 80%. При этом NV-центры в кристалле карбида кремния политипа 6H имеют оптические переходы в ближней инфракрасной области (1100–1300 нанометров), что совпадает с телекоммуникационным O-диапазоном и делает их подходящими для квантовых коммуникаций на большие расстояния через оптоволоконные способы передачи данных», — добавила Ермакова.
Компонентная база для квантовых вычислений
Усовершенствование чипов для квантовых вычислений будет играть важную роль в будущем технологии. Одна из проблем — это их масштабируемость и производство.
А России квантовая отрасль включена в государственные приоритеты: за четыре года в проект инвестировано около 24 млрд руб. В стране параллельно развиваются как аппаратные решения (квантовые процессоры на разных платформах), так и алгоритмы для них, при участии ведущих вузов и научных центров.
В июне 2024 г. CNews писал, что в Центре квантовых технологий (ЦКТ) физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова разработан и прошел тестовые испытания один из самых больших в мире программируемых многоплечевых интерферометров (чипов) для квантовых вычислений по технологии фемтосекундной лазерной печати.
Короткая ссылка
