Алюминиевый нитрид может заменить алмаз в создании Кубита
Изготовление кубитов было непомерно дорогостоящим в игре квантовых вычислений. Может ли нитрид алюминия помогать даже игровому полю?
Команда, состоящая из исследователей из Чикагского университета и Национальной лаборатории Аргонна, надеется доказать, что нитрид алюминия будет предлагать менее дорогую альтернативу алмазам при создании кубитов.
Qubits 101
Квантовые биты или короткие кубиты являются ключевыми для вычислительной мощности квантовых вычислений.
Данные передаются через биты (короткие для «двоичных единиц»), представляемые как 1s и 0s. Qubits (сокращение от «квантовых бит»), однако, является третьим значением бита, которое встречается в состоянии, известном как суперпозиция двоичных битовых значений.
В квантовой физике суперпозиция возникает, когда частица находится в двух квантовых состояниях одновременно. В вычислительных целях это означает, что информация может быть передана как 1, 0 или третье состояние, суперпозиция, которая одновременно равна 1 и 0.
Представление кубита. Изображение предоставлено Университетом Стратклайда
В настоящее время кубиты создаются путем использования естественного дефекта в алмазах на атомном уровне.
Создание Qubits с алмазом
Мы знаем, что кубиты могут быть созданы с использованием алмазов, в которых есть азотная вакансия (NV). Азотная вакансия представляет собой примесь в кристаллической структуре алмаза, которая может иметь место в природе. Процесс создания кубита в этой среде включает в себя размещение деформации через движущиеся поля на атомной структуре азотной системы вакансий.
Графическое представление процесса создания кубита с использованием алмазов. Изображение предоставлено Американским физическим обществом
Исследователи из Массачусетского технологического института экспериментировали с синтетическими бриллиантами в течение многих лет, разрабатывая азотные вакансии, которые имитируют те, которые происходят в природе. Они продолжают свою работу, чтобы стабилизировать суперпозицию в этих синтетических алмазах, чтобы можно было добиться квантовой запутанности.
Алюминиевый нитрид в качестве альтернативы алмазу
Команда из Чикагского университета и Аргоннской национальной лаборатории считает, что эти методы могут также использоваться при использовании нитрида алюминия вместо синтетического алмаза.
Одним из преимуществ замены нитрида алюминия для бриллианта является то, что он уже является популярным материалом, доступным для многих лабораторий по всему миру.
Нитрид алюминия является полупроводниковым материалом и часто используется в оптоэлектронике. Он используется в MEMS (микроэлектромеханические системы), слоистые между металлами для использования в таких устройствах, как RF-фильтры. Он также используется при изготовлении нанотрубок и ультрафиолетовых светоизлучающих диодов.
Алюминиевые нитридные подложки. Изображение предоставлено компанией Valley Design Corp
Нитрид алюминия представляет собой ионный кристалл, что делает его основным кандидатом на замену алмазов при создании кубитов.
Как и синтетический алмаз, пьезоэлектрический нитрид алюминия, будучи помещенным под деформацию, может генерировать дефект, подобный тем, которые облегчают создание кубитов в алмазе.
Теперь, когда команда определила нитрид алюминия как возможный материал для создания кубитов, им нужно будет провести лабораторные испытания, чтобы подтвердить их расчеты.
Если нитрид алюминия будет иметь потенциал для создания кубитов, квантовые вычисления могут быть более доступными, чем считалось ранее. Нитрид алюминия обеспечивает значительно менее дорогой материал для создания кубитов, а это означает, что исследования в области квантовых вычислений можно было бы сделать реалистично в большем количестве лабораторий.