Алмазный материал для квантовых узлов разработали в Токио

Центры свинцовых вакансий в алмазе обладают нужными свойствами для функционирования в качестве квантовых узлов, обнаружили исследователи из Токийского технологического института, 14 сентября сообщает журнал ACS Photonics.

Вакансии уже давно представляют интерес для исследователей электроники, поскольку их можно использовать в качестве «квантовых узлов» или точек, составляющих квантовую сеть для передачи данных. Одним из способов введения дефекта в алмаз является имплантация в него других элементов, таких как азот, кремний или олово.

Использование атома IV группы, например свинца, позволяет простым способом добиться превосходных спиновых свойств при повышенных температурах.

Исследователи изготовили свинцовые вакансии в алмазе, а затем подвергли кристалл высокому давлению и высокой температуре. При изучении полученного материала ученые обнаружили, что свинцовые вакансии имеют тип двугранной симметрии, который подходит для построения квантовых сетей.

Они также обнаружили, что система продемонстрировала большое «расщепление основного состояния» — свойство, которое способствует согласованности системы. Наконец, они увидели, что высокотемпературная обработка под высоким давлением, которую они применили к кристаллам, восстановила повреждения, нанесенные кристаллической решетке в процессе имплантации. Простой расчет показал, что вакансии свинца имели длительное время спиновой когерентности при более высокой температуре (9 К), чем в системах с вакансиями кремния и олова.

Это исследование прокладывает путь для будущей разработки больших алмазных пластин и тонких алмазных пленок с надежными свойствами, которые найдут применение при создании квантовых сетей.