¿Tu computadora se volverá cuántica?
Las computadoras que pueden usar las propiedades «espeluznantes» de la mecánica cuántica para resolver problemas más rápido que la tecnología existente pueden parecer atractivas, pero primero deben superar un obstáculo importante. Los científicos de Japón pueden haber descubierto la solución al demostrar cómo se puede agregar un material superconductor, el nitruro de niobio, como una capa cristalina plana a un sustrato semiconductor de nitruro. Esta técnica podría simplificar la fabricación de qubits cuánticos que se pueden usar con dispositivos informáticos convencionales.
Las técnicas de fabricación de microprocesadores de silicio convencionales han crecido durante décadas y se refinan y mejoran continuamente. Por otro lado, la mayoría de las arquitecturas de computación cuántica deben crearse en su mayoría desde cero. Sin embargo, descubrir una técnica para integrar unidades lógicas cuánticas y convencionales en un solo chip, o incluso agregar capacidades cuánticas a las líneas de fabricación existentes, podría acelerar en gran medida la adopción de estos nuevos sistemas.
Recientemente, un grupo de científicos del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio demostró cómo las películas delgadas de nitruro de niobio (NbNx) pueden crecer directamente sobre una capa de nitruro de aluminio (AlN). El nitruro de niobio puede volverse superconductor a temperaturas inferiores a 16 grados centígrados por encima del cero absoluto. Debido a esto, se puede utilizar para crear un qubit superconductor cuando se organiza en una estructura llamada unión Josephson.
Los científicos investigaron el impacto de la temperatura en las estructuras cristalinas y las propiedades eléctricas de las películas finas de NbNx cultivadas en sustratos molde de AlN. Demostraron que el espaciado de los átomos en los dos materiales era lo suficientemente compatible como para producir capas planas.
«Descubrimos que, debido al pequeño desajuste de la red entre el nitruro de aluminio y el nitruro de niobio, podría crecer una capa altamente cristalina en la interfaz», dice el autor Atsushi Kobayashi.
La cristalinidad del NbNx se caracterizó con difracción de rayos X y la topología de la superficie se capturó mediante microscopía de fuerza atómica. Además, la composición química se comprobó mediante espectroscopia de fotoelectrones de rayos X. El equipo mostró cómo la disposición de los átomos, el contenido de nitrógeno y la conductividad eléctrica dependían de las condiciones de crecimiento, especialmente de la temperatura.
“La similitud estructural entre los dos materiales facilita la integración de superconductores en dispositivos optoelectrónicos semiconductores”, dice Atsushi Kobayashi.
Además, la interfaz nítidamente definida entre el sustrato AlN, que tiene una banda prohibida amplia, y NbNx, que es un superconductor, es esencial para futuros dispositivos cuánticos, como las uniones de Josephson. Las capas superconductoras que tienen solo unos pocos nanómetros de espesor y tienen una alta cristalinidad se pueden usar como detectores de fotones o electrones individuales.
Referencia: “Crystal-Phase Controlled Epitaxial Growth of NbNx Superconductors on Wide-Bandgap AlN Semiconductors” by Atsushi Kobayashi, Shunya Kihira, Takahito Takeda, Masaki Kobayashi, Takayuki Harada, Kohei Ueno and Hiroshi Fujioka, 21 September 2022, Advanced Materials Interfaces. DOI: 10.1002/admi.202201244
Fuente: SciTechDaily
