A eletrônica moderna é baseada em semicondutores dopados. Para sintetizar componentes eletrônicos, átomos dopantes, como alumínio ou fósforo, são incorporados em cristais de silício ultrapuro. Isso permite ajustar a condutividade do semicondutor de acordo com a aplicação desejada. Em modernos processadores eletrônicos de computador, miniaturizado para apenas alguns nanômetros, apenas menos de dez átomos dopantes são relevantes para a funcionalidade. Componentes quânticos, que são usados ​​para novos computadores quânticos ou simuladores quânticos, irão ainda mais longe, pois requerem uma matriz com apenas átomos dopantes únicos em um cristal de alta pureza.

Os físicos da Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) liderados pelo professor Ferdinand Schmidt-Kaler desenvolveram agora um método para implantar números precisos de íons dopantes individuais em um cristal sólido. Sua técnica implanta o elemento de terra rara praseodímio em um cristal de granada de ítrio-alumínio. Esses cristais foram posteriormente examinados sob um microscópio confocal de alta resolução em colaboração com uma equipe de pesquisadores liderada pelo professor Jörg Wrachtrup da Universidade de Stuttgart. Eles determinaram uma precisão de posicionamento de 35 nanômetros. Em princípio, esta precisão já é suficiente para implantar matrizes de íons dopantes em componentes para futuros processadores quânticos.

Os resultados da pesquisa foram publicados em destaque no volume atual da revista internacional. Cartas de revisão física e representam uma inovação importante com um amplo potencial de aplicações, como o método pode ser estendido a outros cristais e átomos dopantes.