Исследователи из Японии разработали новый метод изготовления алмазных пластин диаметром 5 см (2 дюйма), которые можно использовать для создания квантовой памяти. Сверхвысокая чистота алмаза позволяет хранить ошеломляющий объем данных, эквивалентный одному миллиарду дисков Blu-Ray.
Алмаз — один из самых перспективных материалов для практических квантовых вычислительных систем, включая память. Конкретный дефект в кристалле, известный как азото-замещённая вакансия в алмазе, может использоваться для хранения данных в виде сверхпроводящих квантовых битов (кубитов), но слишком много азота в алмазе нарушает его способность к квантовому хранению.
Это означало, что нужно было пойти на компромисс — ученым пришлось создавать либо большие алмазные пластины со слишком большим количеством азота, либо сверхчистые алмазные пластины, которые слишком малы, чтобы их можно было использовать для хранения данных. Но теперь исследователи из Университета Сага и компании Adamant Namiki Precision Jewellery Co в Японии разработали новый метод производства алмазных пластин сверхвысокой чистоты, которые достаточно большие для практического использования.
Команда говорит, что с помощью этой техники получаются алмазные пластины размером 5 см в поперечнике и имеют такую огромную плотность данных, что теоретически они могут хранить эквивалент миллиарда дисков Blu-Ray. Один Blu-Ray может хранить до 25 ГБ (при условии, что он однослойный), что означает, что эта алмазная пластина должна хранить колоссальные 25 эксабайт (ЭБ) данных. Компания называет эти пластины Kenzan Diamond.
Суть в том, что эти алмазы имеют концентрацию азота менее трех частиц на миллиард (parts-per-billion), что делает их невероятно чистыми. Исследователи говорят, что это самые большие пластины с таким уровнем чистоты — большинство других достигает максимум 4 мм2 (0,006 дюйма2).
Сверхчистая алмазная пластина (справа) диаметром 5 см (2 дюйма), которую можно использовать для хранения данных с высокой плотностью. Небольшой квадрат слева представляет собой алмазные пластины обычного размера, которые можно было изготовить с использованием старых технологий производства. Фото: Saga University
Для этого требуется новая технология производства. Алмазные пластины изготавливаются путем выращивания кристаллов на материале подложки, и этот материал обычно представляет собой плоскую поверхность. Проблема в том, что алмаз может треснуть под нагрузкой, что приведет к ухудшению качества. В новом процессе, команда внесла относительно простое изменение — поверхность подложки была сделана в виде ступенек, что распределяет напряжение по горизонтали и предотвращает растрескивание. Это позволяет производить более крупные алмазные пластины с более высокой чистотой.
Команда надеется коммерциализировать эти алмазные пластины в 2023 году, а тем временем уже работает над удвоением диаметра до 10 см (4 дюйма).
Исследование будет представлено на международной конференции International Conference on Compound Semiconductor Manufacturing Technology в мае.
Источник: Saga University, Adamant Namiki.