Для роботи квантового комп'ютера недостатньо звичайного чистого кремнію - потрібна його чистісінька версія. У квантових технологіях може бути використаний тільки один певний тип атома, і оптимальним варіантом стане матеріал під назвою кремній-28. Правда, отримання такого матеріалу довгий час було складним завданням для вчених.

Фізики з США розробили спосіб виробництва його в 40 разів чистішим, ніж це було можливо раніше. Що ще більш примітно, цей процес може виконуватися в лабораторії без використання стандартних зразків, отриманих десять років тому на заводі з виробництва плутонію в Санкт-Петербурзі. Таким чином, інноваційна технологія може вирішити серйозну проблему харчування в квантових обчислювальних розробках.

Безліч найбільш перспективних схем для побудови сучасного квантового комп'ютера засновані на кремнії. На особливу увагу заслуговують "кубіти" (квантові біти), в яких атоми іншого елемента (наприклад, фосфору) вбудовуються в крихітний шар надчистого кремнію-28.

Кубіти - це квантова заміна для біт, одиниць і нулів, які представляють інформацію всередині звичайного комп'ютера. Така технологія передвіщає початок нової ери обчислень, тому що може одночасно кодувати і одиницю, і нуль, дозволяючи здійснювати неймовірно швидкі і складні розрахунки.

Складністю кремнієвих конструкцій є те, що у звичайного кремнію досить багато атомів, які не є кремнієм-28. Майже 8% звичайної кремнієвої пластини складається з інших ізотопів (таких, як кремній-29), що буде створювати перешкоди в роботі квантового чіпа і призведе до декогеренції.
Дослідники, в тому числі і один з авторів нової наукової роботи доктор Джошуа Помер ( Joshua Pomeroy ), Раніше покладалися на залишки збагаченого кремнію-28 з чистотою 99,99%, виготовленого в Росії.

Цей зразок був використаний для кристалізації 5 кілограмів матеріалу вартістю близько мільйона євро для створення досконалих сфер в рамках міжнародного проекту з розрахунку числа Авогадро . Відходи, що залишилися з цього проекту, до сих пір були практично єдиним глобальним джерелом високоякісного кремнію.

Доктор Помер і його колеги показали, що невелика кількість кремнію-28, збагачене до безпрецедентного якості в 99,9998%, може бути отримано з використанням обладнання, що вже є в багатьох лабораторіях. Таке обладнання зазвичай використовується для мас-спектрометрії - методики для ідентифікації речовини по відношенню до маси різних атомів, що містяться в ньому. При насиченні іонів кремнію великим магнітним полем різні ізотопи (атоми кремнію з різною масою) можуть бути відокремлені один від одного, тому що важкі атоми більш магнітні, ніж легкі.

Кремній сильно нагрівається і світиться всередині вакуумної камери

(Фото NIST). & # 8232;

За словами доктора Помероя, це рішення виявилося надзвичайно простим. Тепер його команда виробляє надзвичайно чисті найтонші плівки кремнію-28 - правда, вони все ще дуже малі.

"Набагато важче виробляти найчистіший кремній-28 у великих кількостях, - говорить учений. - Однак у даний момент промислові масштаби і не потрібні".

Важливо відзначити, що по суті, дослідники по всьому світу можуть виробляти найчистіший кремній-28 в своїх лабораторіях.
наукова стаття була опублікована у виданні Journal of Physics D.

Також по темі:
Створена кремнієва папір для гнучких мікрочіпів
Вчені випробували космічну квантову комунікацію майбутнього
Фізики виміряли найслабшу силу, наблизившись до стандартного квантовому межі
Знайдено спосіб прискорити запуск квантових комп'ютерів в 72 рази
Квантова механіка допомогла виміряти гравітаційну постійну з рекордною точністю