Алмазы для квантовых технологий

0
65

В последние годы резко возрос интерес к алмазу, как к перспективному материалу для квантовых технологий. Идет активный поиск новых подходов и систем для синтеза алмаза с заданным набором дефектно-примесных центров, которые определяют многие уникальные свойства алмаза.

В этом плане весьма интересными и необычными оказались растворители-катализаторы на основе магния. Обзорная статья новосибирских ученых, посвященная кристаллизации и свойствам алмаза в системах с магнием недавно опубликована в журнале Королевского химического общества CrystEngComm (DOI: 10.1039/c7ce01083d).

Специалисты из ИГМ СО РАН и НГУ, выполняя исследования по гранту Российского научного фонда, показали, что алмазы в этих системах могут расти с уникально высокой скоростью до 8,5 миллиметров в час. При этом алмазы кристаллизуются в форме бесцветных кубических кристаллов.

Но самое интересное, что в этих системах в решетку алмаза могут встраиваться атомы кремния и германия, образуя кремний-вакансионные и германий-вакансионные дефектно-примесные центры. Именно эти центры в настоящее время рассматриваются в качестве возможных претендентов для развития нового направления науки и техники, связанного с созданием вычислительных устройств, действующих на квантовомеханических принципах. В настоящее время в сотрудничестве с коллегами из Германии и США проводятся детальные исследования германий-вакансионных центров.

Первые результаты, полученные в рамках международной научной кооперации, представлены в недавней работе, опубликованной в журнале Американского физического общества Physical Review B (DOI:10.1103/PhysRevB.96.081201). В результате детальных спектроскопических исследований германий-вакансионных (GeV) центров в алмазе, установлено, что, наряду с уникальными оптическими характеристиками, эти центры также обладают ненулевым электронным спином (собственный момент импульса электронов).

Это, в свою очередь, открывает возможность для контроля и управления электронным состоянием GeV центров с помощью магнитных полей и СВЧ излучения. Проведенные эксперименты показали перспективность GeV центров для использования в качестве ячеек квантовой памяти, являющихся ключевым элементом для реализации широкомасштабных квантовых сетей.