Дефекты в алмазах ускорят производство квантовых компьютеров

Ученые предлагают использовать в качестве кубитов дефекты наномасштаба, которые можно создать в искусственных алмазах. Сама по себе идея не нова, но была проблема с ее реализацией. Для этого было необходимо точно позиционировать эти дефекты, чего ученым не удавалось. Наконец, исследователям МТИ удалось разместить эти дефекты в синтезируемых алмазах с погрешностью всего 50 нм от идеального места.

Одной из проблем при создании квантовых компьютеров было отсутствие механизма считывания информации из кубитов. Алмазные дефекты представляют простое решение, потому что сами по себе являются излучателями света, соответственно они могут передавать квантовую информацию между устройствами.

Одним из самых известных дефектов является азото-замещенная вакансия. Подобное нарушение возникает, когда случайный атом азота проникает в структуру углерода. При удалении азота рядом с углеродом остается свободное пространство, которое идеально подходит для хранения информации. Но отметим, что замещение может происходить не только азотом. Азотное дольше всех сохраняет суперпозицию, но при этом спектр частот, в которых оно излучает, очень широк, что вызывает неточности. Поэтому ученые решили использовать не азот, а кремний.

«Идеальным сценарием является создание оптической схемы, которая позволит перемещать фотонные кубиты, а затем размещать квантовую память в алмазе там, где это нужно, — говорит доцент электротехники и информатики Дирк Энглунд, возглавлявший команду. — Мы почти реализовали эту идею». Ученые довели производство искусственных алмазов до максимальной точности. Они создавали экземпляры толщиной 200 нм, а затем размещали в кристаллах дефекты.

Ранее ученые уже использовали кристаллические дефекты для хранения информации. На ранней стадии разработки алмазы размером с половину рисового зерна и тоньше, чем лист бумаги, могли хранить в сотни раз больше информации по сравнению с DVD.