Tietokoneet, jotka voivat käyttää kvanttimekaniikan ominaisuuksia, ratkaisevat ongelmia nopeammin kuin nykytekniikka. Tämä on mielenkiintoista, mutta heidän on voitettava valtava haitta tehdessään niin.
Niobiumnitridi, suprajohtava aine, voidaan lisätä nitridi-puolijohdesubstraattiin muodostamaan tasainen, kiteinen kerros, kuten japanilaiset tutkijat ovat osoittaneet, jotka ovat saattaneet tarjota ratkaisun. Tällä menetelmällä voi olla yksinkertainen tuottaa kvanttikubitteja, joita voidaan käyttää tavallisten tietokonelaitteiden kanssa.
The Institute of Industrial Sciencen tutkijaryhmä Tokion yliopisto on osoittanut, kuinka ohuita niobiumnitridikalvoja (NbNx) voidaan kasvattaa suoraan alumiininitridikerroksen (AlN) päälle. Niobiumnitridi voi muuttua suprajohtavaksi lämpötiloissa, jotka ovat kylmempiä kuin 16 astetta absoluuttisen nollan yläpuolella.
Kun se asetetaan laitteeseen, joka tunnetaan nimellä Josephson-risteys, sitä voidaan käyttää luomaan a suprajohtava qubit. Tutkijat tutkivat lämpötilan vaikutusta AlN-templaattisubstraateille valmistettujen NbNx-ohutkalvojen kiderakenteisiin ja sähköisiin ominaisuuksiin. He osoittivat, että kahden materiaalin atomiväli oli riittävän yhteensopiva johtamaan tasaisiin kerroksiin.
Ensimmäinen ja vastaava kirjailija Atsushi Kobayashi sanoi, "Huomasimme, että alumiininitridin ja niobiumnitridin välisen pienen ristikon yhteensopimattomuuden vuoksi rajapinnalle voi kasvaa erittäin kiteinen kerros."
"NbNx:n kiteisyys karakterisoitiin röntgendiffraktiolla ja pinnan topologia taltioitiin atomivoimamikroskopialla. Lisäksi kemiallinen koostumus tarkistettiin röntgenfotoelektronispektroskopialla. Ryhmä osoitti, kuinka atomien sijoittelu, typpipitoisuus ja sähkönjohtavuus riippuvat kasvuolosuhteista, erityisesti lämpötilasta.
"Kahden materiaalin rakenteellinen samankaltaisuus helpottaa suprajohteiden integrointia puolijohteisiin optoelektronisiin laitteisiin."
Lisäksi jyrkästi rajattu rajapinta AlN-substraatin, jolla on laaja kaistaväli, ja NbNx:n, joka on suprajohde, välillä on välttämätöntä tulevaisuuden kannalta. kvanttilaitteet, kuten Josephsonin liitokset. Suprajohtavia kerroksia, jotka ovat vain muutaman nanometrin paksuisia ja joilla on korkea kiteisyys, voidaan käyttää yksittäisten fotonien tai elektronien ilmaisimina.
Lehden viite:
- Atsushi Kobayashi et ai. NbNx-suprajohteiden kidefaasiohjattu epitaksiaalinen kasvu laajakaistaisissa AlN-puolijohteissa. Edistyneet materiaalirajapinnat. DOI: 10.1002/admi.202201244
