Название:Исследование спиновых свойств вакансионных спиновых центров окраски со спином 3/2 в переходном слое SiC/AlN
Грантодатель:Гранты РНФ
Область знаний:02 - Физика и науки о космосе
Научная дисциплина:02-204 - Нано- и микроструктуры
Ключевые слова:карбид кремния, нитрид алюминия, спиновые центры окраски, магнитный резонанс, ОДМР, ЭПР, квантовые сенсоры, кудит, квантовый компьютер
Тип:исследовательский
Руководитель(и):Анисимов,АН
Подразделения:
Код проекта:19-72-00154
Аннотация Квантовые вычисления являются одними из самых далеко идущих и сложных квантовых технологий. На основе квантовых битов, которые могут быть равны нулю и единице одновременно, квантовый компьютер действует как массивное параллельное устройство с экспоненциально большим числом вычислений, происходящих одновременно. Уже существует множество алгоритмов, которые используют эту мощь, и это позволит нам решать проблемы, которые никогда не решат даже самые мощные классические суперкомпьютеры. За последние два десятилетия были продемонстрированы квантовые компьютеры с использованием разных платформ. Самые продвинутые из них основаны на захваченных ионах и сверхпроводящих схемах, где небольшие прототипы для до 10-15 квантовых бит уже выполняют базовые алгоритмы и протоколы. В связи с этим многие IT-компании уже выбрали и квантовые системы, на которых ведут своих усилия в области исследований и разработок. Но будущая их практическая реализация требует перехода от большинства используемых сегодня квантовых систем, поскольку они либо не работают в условиях окружающей среды, либо не совместимы с существующими технологиями микроэлектроники. В виду этого перспективным становиться направить свои исследования на изучение квантовых свойств квантовых систем способных стать элементной базой квантовых кубитов (или кудитов), способных работать при комнатных температурах. Одним из таких объектов является вакансия кремния в карбиде кремния со спином 3/2. Она обладает уникальным свойством, которое позволяет его применять в качестве элементной базы для квантовых компьютеров будущего - длительное время когерентности спиновых состояний при комнатной температуре. Этот параметр напрямую связан с изотопным окружением, а именно с ядерными магнитными моментами окружающих вакансию ядер. С другой стороны изменение кристаллической структуры должно сильно повлиять на изменение спиновых свойств вакансии кремния. В данном проекте предполагается провести исследования направленные как на изучения влияния переходного слоя SiC/AlN на спиновые свойства кремниевых вакансий, так и влияние изотопного окружения на них. Результаты данного исследования позволят не только детально изучить влияние окружения вакансионных центров на их спиновые свойства, но и в последующем применить их для оптимизации квантовых вычислениях, которое позволит создать системы обработки больших объемов данных, а также ускорить машинное обучение искусственного интеллекта. Ожидаемые результаты Результаты данного исследования позволят не только детально изучить влияние окружения вакансионных центров на их спиновые свойства, но и в последующем применить их для оптимизации квантовых вычислениях, которое позволит создать системы обработки больших объемов данных, а также ускорить машинное обучение искусственного интеллекта. Результаты исследования направленные на изучения переходного слоя SiC/AlN позволят получить информацию о структуре и напряжениях в переходном слое. Это позволит оптимизировать рост двух широкозонных полупроводников для дальнейшего применения их в электронике. Результаты исследований центров окраски атомарных размеров в переходном слое AlN/SiC методами магнитно-оптической резонансной спектроскопии (ОДМР) позволит произвести оценку влияния напряжений возникающих в переходном слое на спиновые свойства кремниевой вакансии в SiC, что может оказаться значимым при создании квантовой логики. Результаты исследований влияние сверхтонкого взаимодействия ядер Si29 на спиновые свойства спиновых центров в карбиде кремния методами магнитно-резонансной спектроскопии (ЭПР, ОДМР, ДЭЯР) позволят выбрать наиболее подходящий изотопный состав для дальнейшего создания массива квантовых кудитов на базе вакансий кремния.