Shkëndija të së ardhmes për teknologjinë kuantike me bazë diamanti

Shkëndija të së ardhmes për teknologjinë kuantike me bazë diamanti

Marilyn Monroe ka thënë se diamantet janë mikeshat më të mirë të një femre, por ato janë gjithashtu shumë të njohura nga shkencëtarët kuantikë; me dy përparime të reja kërkimore të gatshme për të përshpejtuar zhvillimin e teknologjisë kuantike sintetike me bazë diamanti, për të përmirësuar shkallëzimin dhe për të ulur në mënyrë dramatike kostot e prodhimit.

Ndërsa silikoni  përdoret tradicionalisht për pajisje kompjuterike dhe telefonike, diamanti ka veti unike që e bëjnë atë veçanërisht të dobishëm si bazë për teknologjitë e reja kuantike si superkompjuterët kuantikë, komunikimet e sigurta dhe sensorët.

Megjithatë, ekzistojnë dy probleme kryesore: kostoja dhe vështirësia në fabrikimin e shtresës së vetme të kristalit të diamantit, e cila është më e vogël se një e milionta e metrit.

Një ekip kërkimor nga ARC Center of Excellence for Transformative Meta-Optics në Universitetin e Teknologjisë Sydney (UTS), i udhëhequr nga Profesor Igor Aharonovich, sapo ka botuar dy dokumente kërkimore, në Nanoscale dhe Advanced Quantum Technologies, që adresojnë këto sfida.

“Në menyrë që diamanti të përdoret në aplikimet kuantike, ne duhet të krijojmë saktësisht ‘defekte optike’ në pajisjet e diamantit; zgavrat dhe udhëzuesit e valëve; për të kontrolluar, manipuluar dhe lexuar informacionin në formën e kubiteve, versioni kuantik i bit-eve të kompjuterit klasik,”- tha profesori Aharonovich.

“Është e ngjashme me hapjen e gropëzave ose gdhendjen e grykave në një fletë super të hollë diamanti, për të siguruar udhëtime të lehta dhe kërcime në drejtimin e dëshiruar,”- tha ai.

Për të kapërcyer sfidën e “gdhendjes”, studiuesit zhvilluan një metodë të re maskimi të fortë, e cila përdor një shtresë të hollë metalike tungsteni për të modeluar nanostrukturën e diamantit, duke bërë të mundur krijimin e kaviteteve kristale fotonike një-dimensionale.

“Përdorimi i tungstenit si një maskë e fortë adreson disa pengesa të fabrikimit të diamantit. Ai vepron si një shtresë e përçueshme uniforme për të përmirësuar qëndrueshmërinë e litografisë së rrezes elektronike në rezolucionin e shkallës nano,”- tha autori kryesor i shkrimit në Nanoscale, kandidati i PhD UTS Blake Regan.

Në bazë të njohurive që kemi, ne ofrojmë provat e para të rritjes së një strukture të vetme diamanti kristal nga një material polikristalin, si rritja e luleve nga fara.

Shtresa e tungstenit është e gjerë 30nm; rreth 10,000 herë më e hollë se një qime floku; megjithatë mundësoi një gdhendje diamanti mbi 300nm, një selektivitet rekord për përpunimin e diamantit.

Një avantazh i mëtejshëm është se heqja e maskës së tungstenit nuk kërkon përdorimin e acidit hidrofluorik; një nga acidet më të rrezikshme aktualisht në përdorim; kështu që kjo gjithashtu përmirëson ndjeshëm sigurinë dhe mundësinë e arritjes së procesit të nanofabrikimit të diamantit.

Për të adresuar çështjen e kostos dhe për të përmirësuar shkallëzimin, ekipi zhvilloi më tej një hap inovativ për të rritur struktura fotonike diamanti kristal të vetëm me defekte kuantike që nga substrati polikristalin.

“Procesi ynë mbështetet në diamantin e madh polikristalin me kosto më të ulët, ndryshe nga diamanti i vetëm me kristal i një cilësie të lartë, i cili është i kufizuar në disa mm2-“- tha kandidati i UD PhD Milad Nonahal, autori kryesor i studimit në Advanced Teknologjitë kuantike.

“Metoda jonë eliminon nevojën për materiale të shtrenjta diamanti dhe përdorimin e implantimit të joneve, e cila është thelbësore për përshpejtimin e komercializimit të pajisjeve kuantike të diamantit,”- tha Dr UTS Mehran Kianinia, një autor i vjetër në studimin e dytë.

Postime te ngjashme