Uusi ainesosa kvanttilaskennalle: kryptonkaasu28.08.2026
Tantaali on korroosionkestävä metalli, joka täyttää ensimmäisen kriteerin, mutta ei toista. Tantaali on kerrostettava alustalle tyypillisesti yli Cornellin tutkijat ovat kehittäneet menetelmän, jossa kryptonkaasulla laskeutumislämpötila voi olla 200 kun ainetta kerrostetaan piille. Prosessin tuloksena syntyi ohuita kalvoja, joilla on myös huomattavasti suurempi sähkönjohtavuus. ”Tantaalin on osoitettu olevan erittäin jännittävä materiaali piirirakenteen suorituskyvyn näkökulmasta, mutta sen valmistettavuudessa oli joitakin kysymysmerkkejä integrointihaasteiden, kuten vaadittujen prosessilämpötilojen, vuoksi”, sanoo projektia johtanut apulaisprofessori Valla Fatemi. ”Kehitimme suhteellisen yksinkertaisen muutoksen käyttämällä fysikaalisia ja materiaalisia näkemyksiä, joilla voimme laskea lämpötilan alueelle, joka on siirrettävissä nanovalmistusjärjestelmiin teollisuudessa” Kvanttilaskenta lupaa nopeampia ja monimutkaisempia laskelmia hyödyntämällä suprajohteiden kvanttimekaanisia ominaisuuksia. Mutta korkean suorituskyvyn materiaalien ja nanoteknologian valmistustekniikoiden oikea yhdistäminen on osoittautunut yhdeksi tärkeimmistä teknologian kaupallista kehitystä hidastavista pullonkauloista. Äskettäin Fatemin laboratorion tiimi kehitti karakterisointi- ja nanovalmistusmenetelmiä niobiumpohjaisten materiaalien huippuluokan suorituskyvyn saavuttamiseksi. Tässä työssä niobia pommitettiin jalokaasu argonilla, joka irrotti nobiumin atomit, jolloin ne kerrostuivat substraatille ja muodostivat ohuen kalvon. "Tuo työ sai meidät liikkeelle ymmärryksessämme pintatieteestä ja siitä, miten se korreloi suorituskyvyn parantamisen kanssa", Fatemi toteaa, yliopistonsa tiedotteessa. Sitten tutkijat vaihtoivat niobin tantaaliin, joka ei ongelmaton sekään ja he ryhtyivät kokeilemaan kryptonia ionisoituna kaasuna argonin sijaan. Näin siirretään enemmän liikemäärää ja potkaistaan tantaaliatomit irti suuremmalla energialla, mikä vakauttaa kohdennetun kidefaasin piisubstraatilla – kaikki tämä paljon alhaisemmassa 200 asteen lämpötilassa. Tutkijat havaitsivat, että tuloksena oleva ohutkalvo tuotti uskomattoman korkealaatuisia Josephson-liitos kubitteja ja paransi huomattavasti rakenteen suorituskykyä. ”Olemme aivan maailman kärjessä”, Fatemi sanoi. ”Tämä on iso askel eteenpäin paitsi ryhmällemme myös Cornellin pyrkimyksille suprajohtavien kvantti-informaatiolaitteiden parissa.” Aiheesta aiemmin: Josephsonin liitokset vain yhdellä suprajohteella |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Kvanttilaskennan kaupallistamiseksi valmistajat tarvitsevat korkealaatuisia suprajohtavia materiaaleja mikrosiruille, mutta ne vaativat myös luotettavan ja kestävän nanovalmistusprosessin.