Ultra tanki supravodiči kvantne uređaje

Supertanki supravodljivi materijali, koji su debeli samo jedan ili nekoliko atoma, imaju jedinstvena svojstva koja znanstvenici mogu iskoristiti za proizvodnju kompaktnijih, skalabilnijih i učinkovitijih kvantnih uređaja. Ali ovi krhki materijali tako se brzo razgrađuju na zraku da ih je teško proučavati ili proizvoditi.

Sada su istraživači s MIT-a otkrili i iskoristili metodu za stvaranje velike, ujednačene površine ultra tankog supravodljivog materijala koji ostaje stabilan na zraku.

Oni "uzgajaju" supravodljivi materijal, nazvan niobijev diselenid, ispod drugog atomski tankog materijala, grafena na bazi ugljika. Sloj grafena štiti krhki supravodič od oksidacije, istovremeno ga usmjeravajući da raste u glatkom sloju preko velike površine pločice.

Istraživači su dalje integrirali ovaj zračno stabilan supravodič u supravodljivi mikrovalni krug. Prilikom testiranja, materijal je zadržao svoja supravodljiva svojstva i pokazao visoku kinetičku induktivnost, što je resurs za mnoge kvantne uređaje.

Dugoročno gledano, ovaj napredak mogao bi pomoći u minijaturizaciji hardvera za supravodljivo kvantno računanje, kao i tehnologija poput ultraosjetljivih kvantnih detektora za komunikacije ili kozmologiju.

Istraživači s MIT-a prvo su stavili sloj grafena na vrh silicijevog dioksidnog supstrata. Zatim su nanijeli prekursore i uzgojili supravodljivi materijal u malom prostoru između dva sloja.

Supstrat od silicijevog dioksida pomaže u zadržavanju prekursora dovoljno dugo da se kristal počne formirati, dok im sloj grafena omogućuje lako kretanje i širenje u kontinuirani monosloj.

Istraživači su koristili ovu tehniku ​​kako bi stvorili savršeno glatki sloj niobijevog diselenida veličine više 2,5 cm.

Iako je grafen postavljen na vrh silicijevog dioksida, slaba adhezija između ovih materijala ostavlja među njima prazninu debljine manje od 1 nanometra. Niobijev diselenid raste samo unutar te praznine. Budući da je već enkapsuliran grafenom, istraživači ga mogu sigurno ukloniti u okolni okoliš bez uzrokovanja degradacije.

Istraživači su također osmislili tehniku ​​prijenosa bez oksidacije kako bi odvojili strukturu grafen-niobijevog diselenida od supstrata za rast, nadograđujući se na prethodni rad članova tima.

Zatim su razvili metodu za integraciju tankog filma u kvantni krug bez narušavanja krhkog supravodiča ili njegovih svojstava.

U budućnosti, istraživači žele integrirati ove ultra tanke supravodljive materijale u funkcionalne arhitekture uređaja kako bi omogućili istraživanje fundamentalne fizike i izradu prototipova kvantnih uređaja i drugih naprednih tehnologija.