คอมพิวเตอร์ที่สามารถใช้คุณสมบัติของกลศาสตร์ควอนตัมแก้ปัญหาได้เร็วกว่าเทคโนโลยีปัจจุบัน สิ่งนี้น่าสนใจ แต่พวกเขาต้องเอาชนะข้อเสียอย่างใหญ่หลวงในการทำเช่นนั้น
ไนโอเบียมไนไตรด์ซึ่งเป็นสารตัวนำยิ่งยวดสามารถเติมลงในสารตั้งต้นไนไตรด์เซมิคอนดักเตอร์เพื่อสร้างชั้นผลึกที่แบนราบดังที่แสดงโดยนักวิจัยชาวญี่ปุ่นซึ่งอาจเป็นผู้จัดหาวิธีแก้ปัญหา วิธีนี้อาจสร้างควอนตัมคิวบิตได้ง่ายๆ ซึ่งสามารถใช้ได้กับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ทั่วไป
ทีมนักวิจัยจาก Institute of Industrial Science at The มหาวิทยาลัยโตเกียว ได้แสดงให้เห็นว่าฟิล์มบางของไนโอเบียมไนไตรด์ (NbNx) สามารถปลูกได้โดยตรงบนชั้นอะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN) ไนโอเบียมไนไตรด์สามารถกลายเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิที่เย็นกว่า 16 องศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์
เมื่อวางไว้ในอุปกรณ์ที่เรียกว่าชุมทางโจเซฟสัน สามารถใช้เพื่อสร้าง ตัวนำยิ่งยวด qubit. นักวิจัยได้ตรวจสอบผลกระทบของอุณหภูมิต่อโครงสร้างผลึกและลักษณะทางไฟฟ้าของฟิล์มบาง NbNx ที่ผลิตบนพื้นผิวแม่แบบ AlN พวกเขาแสดงให้เห็นว่าระยะห่างอะตอมของวัสดุทั้งสองเข้ากันได้มากพอที่จะทำให้เกิดชั้นเรียบ
คนแรกและผู้เขียนที่เกี่ยวข้อง Atsushi Kobayashi กล่าวว่า, “เราพบว่าเนื่องจากตาข่ายขนาดเล็กไม่ตรงกันระหว่างอะลูมิเนียมไนไตรด์และไนโอเบียมไนไตรด์ ชั้นผลึกสูงจึงสามารถเติบโตได้ที่ส่วนต่อประสาน”
"ความเป็นผลึกของ NbNx มีลักษณะเฉพาะด้วยการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ และโทโพโลยีพื้นผิวถูกจับโดยใช้กล้องจุลทรรศน์กำลังอะตอม นอกจากนี้ ยังได้ตรวจสอบองค์ประกอบทางเคมีโดยใช้ X-ray photoelectron spectroscopy ทีมงานแสดงให้เห็นว่าการจัดเรียงอะตอม ปริมาณไนโตรเจน และการนำไฟฟ้าทั้งหมดขึ้นอยู่กับสภาพการเจริญเติบโต โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุณหภูมิ”
"ความคล้ายคลึงกันของโครงสร้างระหว่างวัสดุทั้งสองช่วยให้การรวมตัวของตัวนำยิ่งยวดเข้ากับอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ของเซมิคอนดักเตอร์"
นอกจากนี้ อินเทอร์เฟซที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนระหว่างสารตั้งต้น AlN ซึ่งมีช่องว่างกว้าง และ NbNx ซึ่งเป็นตัวนำยิ่งยวด เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับอนาคต อุปกรณ์ควอนตัมเช่นทางแยกโจเซฟสัน ชั้นตัวนำยิ่งยวดที่มีความหนาเพียงไม่กี่นาโนเมตรและมีความเป็นผลึกสูงสามารถใช้เป็นเครื่องตรวจจับโฟตอนหรืออิเล็กตรอนเดี่ยวได้
การอ้างอิงวารสาร:
- อัตสึชิ โคบายาชิ และคณะ การเจริญเติบโต epitaxial ที่ควบคุมด้วยคริสตัลเฟสของตัวนำยิ่งยวด NbNx บนเซมิคอนดักเตอร์ AlN แบบแถบความถี่กว้าง” อินเทอร์เฟซวัสดุขั้นสูง. ดอย: 10.1002/admi.202201244
