Ученые создают квантовые материалы из доступной алмазной пыли

Исследователи из Мельбурнского университета, Австралийского научного агентства CSIRO и Национального института квантовых наук и технологий Японии (QST) начали совместную инициативу по трансформации доступной алмазной пыли в высокоэффективные компоненты для квантовых технологий.

Основная цель проекта заключается не только в создании новых материалов, но и в формировании в Австралии собственного производства квантовых компонентов, что позволит уменьшить зависимость от иностранных поставщиков.

Ключевыми материалами для квантовых устройств являются специальные алмазы с так называемыми азотно-вакансионными центрами (NV-центрами). Эти искусственно созданные дефекты кристаллической решётки возникают, когда атом углерода заменяется атомом азота, а соседний атом отсутствует.

Такие структуры находят применение в квантовых сенсорах, которые способны с высокой точностью измерять магнитные и электрические поля, температуру и другие физические параметры. Тем не менее, производство качественных квантовых алмазов остаётся трудоёмким и дорогостоящим процессом.

В рамках нового проекта учёные планируют использовать не цельные кристаллы, а доступную алмазную пыль, сохраняя её квантовые характеристики. В случае успешной реализации это может значительно уменьшить затраты на производство материалов для квантовых устройств.

На первом этапе команда сосредоточится на повышении стабильности и качества нанокристаллов алмаза, а также на создании NV-центров как можно ближе к поверхности частиц — это увеличит чувствительность будущих сенсоров. Затем специалисты CSIRO проведут ряд испытаний, чтобы оценить прочность и эффективность материалов в реальных условиях.

Учёные подчеркивают, что при успешном масштабировании технологий Австралия сможет организовать собственное производство квантовых материалов, необходимых для прогресса в области квантовых вычислений, сенсоров и других перспективных направлений.