Казанский федеральный университет исследовал малоизученный кристалл карбида кремния (SiC), обнаружив его уникальные свойства для производства квантовых устройств. Тот факт, что SiC уже применяется для создания крупных полупроводниковых подложек, открывает путь к серийному выпуску квантовых чипов благодаря открытию ученых.
Перспективные квантовые свойства SiC
Взношенники КФУ выявили характеристики кристалла карбида кремния политипа 6H, делающие его пригодным для разработки масштабируемых квантовых устройств, согласно данным пресс-службы университета.
«Квантовые технологии охватывают вычисления, коммуникации и сенсорику. Наши результаты пригодятся при создании элементов для трансформации и переноса квантовой информации между различными средами: в коммуникациях, сетях и спин-фотонных интерфейсах», — пояснила участница проекта Екатерина Дмитриева.
Над исследованием работала команда: директор Института физики КФУ Марат Гафуров, научный сотрудник лаборатории Фадис Мурзаханов, доценты Георгий Мамин и Ирина Грачева, студентки Екатерина Дмитриева и Юлия Ермакова. Работа велась совместно с Физико-техническим институтом им. А.Ф. Иоффе РАН.
Ключ к массовому производству квантовых чипов
Исследователи поясняют, что кристалл 6H-SiC с азотно-центрированными дефектами представляет собой новую малоизученную платформу. Аналогичные центры известны в алмазе (NV-центры), однако алмаз доступен лишь в форме небольших кристаллов. Карбид же кремния — широко используемый полупроводник, для которого налажено производство крупных (200 мм) подложек.
«Именно такие высококачественные пластины позволяют задействовать стандартные методы микроэлектроники, включая литографию и ионную имплантацию. Это крайне важно для разработки масштабируемых решений и массового выпуска квантовых чипов с высокой степенью интеграции, надежностью и стабильными параметрами», — подчеркнул Фадис Мурзаханов.
Юлия Ермакова добавила: «Известные NV-центры в алмазе демонстрируют эффективность до 80%. А центры в 6H-SiC активны в ближнем инфракрасном диапазоне (1100–1300 нм), совпадающем с телекоммуникационным O-диапазоном. Это делает их превосходным решением для дальних квантовых коммуникаций по оптоволоконным каналам».
Будущее квантовых вычислений в России
Совершенствование квантовых чипов имеет стратегическое значение для будущего технологии, причем одним из ключевых вызовов остается их масштабируемость и массовый выпуск.
В России квантовые технологии признаны государственным приоритетом: за последние 4 года в отрасль инвестировано порядка 24 млрд рублей. Ведущие вузы и научные центры страны одновременно развивают как «железо» (квантовые процессоры на разных платформах), так и алгоритмы для них.
Этот фундамент и открытия вроде сделанного в КФУ прокладывают путь к созданию российской компонентной базы для квантового будущего.
