p Marilyn Monroe cantou a famosa canção que os diamantes são os melhores amigos das meninas, mas também são muito populares entre os cientistas quânticos - com duas novas descobertas de pesquisa destinadas a acelerar o desenvolvimento da tecnologia quântica baseada em diamante sintético, melhorar a escalabilidade, e reduzir drasticamente os custos de fabricação. p Embora o silício seja tradicionalmente usado para hardware de computador e telefone celular, diamante tem propriedades únicas que o tornam particularmente útil como base para tecnologias quânticas emergentes, como supercomputadores quânticos, comunicações e sensores seguros.

p No entanto, existem dois problemas principais; custo, e dificuldade em fabricar a camada de diamante de cristal único, que é menor que um milionésimo de metro.

p Uma equipe de pesquisa do ARC Centre of Excellence for Transformative Meta-Optics da University of Technology Sydney (UTS), liderado pelo professor Igor Aharonovich, acaba de publicar dois artigos de pesquisa, no Nanoescala e Tecnologias Quantum Avançadas , que abordam esses desafios.

p "Para diamante a ser usado em aplicações quânticas, precisamos projetar com precisão 'defeitos ópticos' nos dispositivos de diamante - cavidades e guias de onda - para controlar, manipular e ler informações na forma de qubits - a versão quântica dos bits de computador clássicos, "disse o professor Aharonovich.

p "É semelhante a fazer buracos ou cavar ravinas em uma folha super fina de diamante, para garantir que a luz viaje e salte na direção desejada, " ele disse.

p Para superar o desafio da "gravação", os pesquisadores desenvolveram um novo método de mascaramento rígido, que usa uma fina camada de tungstênio metálico para padronizar a nanoestrutura do diamante, permitindo a criação de cavidades de cristal fotônico unidimensional.

p "O uso de tungstênio como uma máscara rígida aborda várias desvantagens da fabricação do diamante. Ele atua como uma camada condutora de restrição uniforme para melhorar a viabilidade da litografia por feixe de elétrons em resolução nanoescala, "disse o autor principal do artigo em Nanoscale, UTS Ph.D. candidato Blake Regan.

p Para o melhor de nosso conhecimento, Oferecemos a primeira evidência do crescimento de uma estrutura de diamante de cristal único a partir de um material policristalino usando uma abordagem ascendente - como o cultivo de flores a partir de sementes.

p "Ele também permite a transferência pós-fabricação de dispositivos de diamante para o substrato de escolha sob as condições ambientais. E o processo pode ser ainda mais automatizado, para criar componentes modulares para circuitos fotônicos quânticos baseados em diamante, " ele disse.

p A camada de tungstênio tem 30 nm de largura - cerca de 10, 000 vezes mais fino do que um cabelo humano - no entanto, permitiu uma gravação de diamante de mais de 300 nm, uma seletividade recorde para o processamento de diamante.

p Uma outra vantagem é que a remoção da máscara de tungstênio não requer o uso de ácido fluorídrico - um dos ácidos mais perigosos atualmente em uso - então isso também melhora significativamente a segurança e acessibilidade do processo de nanofabricação de diamante.

p Para resolver a questão do custo, e melhorar a escalabilidade, a equipe desenvolveu ainda mais uma etapa inovadora para cultivar estruturas fotônicas de diamante de cristal único com defeitos quânticos incorporados de um substrato policristalino.

p "Nosso processo depende de um grande diamante policristalino de baixo custo, que está disponível como grandes wafers, ao contrário do diamante de cristal único de alta qualidade tradicionalmente usado, que é limitado a alguns mm2 ", disse o candidato a Ph.D. da UTS Milad Nonahal, autor principal do estudo em Tecnologias Quantum Avançadas .

p "Para o melhor de nosso conhecimento, oferecemos a primeira evidência do crescimento de uma estrutura de diamante de cristal único a partir de um material policristalino usando uma abordagem ascendente - como o cultivo de flores a partir de sementes, " ele adicionou.

p "Nosso método elimina a necessidade de materiais caros de diamante e o uso de implantação de íons, que é a chave para acelerar a comercialização de hardware quântico de diamante "disse UTS Dr. Mehran Kianinia, um autor sênior no segundo estudo.

p "Nanofabricação de alto Q, ressonadores de diamante transferíveis "é publicado em Nanoescala .

p "Síntese Bottom-Up de Pirâmides de Diamante de Cristal Único Contendo Centros de Vacância de Germânio" é publicado em Tecnologias Quantum Avançadas .