Учёные из США предложили эффективный способ использования азото-замещённых вакансий в алмазе для нужд квантовых вычислений. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Applied Physics Letters. Ознакомиться с ними можно на сайте издательства AIP Publishing.
Физикам удалось создать новую технику имплантации азото-замещённых вакансий в алмазный образец. Для этого учёные использовали допирование углеродной подложки тонкой азотной плёнкой методом, аналогичном термодиффузии. В ходе процедуры допирования толщина слоя азота контролировалась за счёт 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-замещённых вакансий в кристалле.
Используя вышеописанную методику, учёным удалось успешно создать азото-замещённые вакансии в углеродном объёме 180 нм. Такой нанообъём, по мнению учёных, может быть использован в качестве конструктивной части будущих квантовых электронных систем.
В этих системах, как считают учёные, азото-замещённые 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 (квантовых битах).
В своей работе физикам удалось добиться необходимой локализации (расположения в нанообъёме) азото-замещённых вакансий и поддерживать необходимый уровень когерентности во времени. Учёные считают, что, кроме квантовой электроники, их работа может найти применение в биофизике при исследованиях процессов фотосинтеза на молекулярном уровне.
Кубит 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-замещённые вакансии представляет собой дефект кристаллической решётки алмаза, в которой один атом углерода замещён 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).
Комментарии