Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vady v krystalové mřížce diamantu fungují jako přirozený zdroj světla.
Způsob výroby kvantových počítačů ve větším až průmyslovém měřítku by mohl být založen na diamantu. Informaci by v tomto konceptu nesly defekty v diamantových krystalech, samozřejmě na rozměrech nanometrů.
Tým vědců z MIT, Harvard University a Sandia National Laboratories navrhl celou techniku v publikaci v Nature Communications. Hlavními autory příslušného článku byli Dirk Englund a Tim Schröder z MITu.
Prozatím laboratorní postup umožňuje vytvořit příslušný defekt s přesností na 50 nm. Autoři nové studie uvádějí, že nejprve v diamantu vytvoří fotonický kvantový obvod a tomu pak do cesty na přesné místo postaví jako další prvek paměť. Defekt v diamantu zde odpovídá kvantovému bitu, qubitu. Může mít povahu díry nebo jiného atomu (dopantu) či jejich kombinace a vlastní informaci pak nesou spiny valenčních elektronů na tomto místě.
Vady v krystalové mřížce diamantu fungují jako přirozený zdroj světla, čímž se řeší problém, jak příslušnou informaci číst. Vyzařované fotony prý zachovávají neporušenou původní hodnotu informace (superpozici stavů spinů elektronů) a přenášejí ji k dalšími funkčnímu prvku. Nejdéle udrží informaci defekt, kde je dopantem atom dusíku; zde však vyvstává zase problém, že dusík světlo vyzařuje na různých frekvencích, což způsobuje růst chybovosti při dalším zpracování. Nově navržený postup využívá namísto toho jako dopanty atomy křemíku (poznámka PH: nebudou zde pak ale valenční elektrony uspořádané stejně jako u sousedních uhlíkových atomů?); v tomto případě ale vše funguje jen při teplotách ve zlomcích stupňů nad absolutní nulou, zatímco dusíkové uspořádání vydrží při 4 K.
Studie diskutuje i to, proč je jednodušší nejprve vytvořit v diamantu optický obvod a pak na správná místa umisťovat defekty, než nejprve vytvořit defekty náhodně (nebo využít ty přirozeně existující) a k nim dodělávat obvody. Samotný laboratorní postup vychází ze syntetického diamantu a tloušťce 200 nanometrů, zde se vypálí obvody, atomy křemíku se pak na definovaná místa vkládají pomocí zařízení zvaného nanoimplanter a umístění se ještě ladí při zahřátí vzorku. Provádělo se to všechno v různých laboratořích, mezi nimiž meziprodukty musely cestovat, čili tvrzení autorů (viz úuvodní věta článku) o možnostech masové výroby kvantových počítačů působí prozatím jako značná nadsázka.
