Diamantanordning med høy gjennomslagsspenning

Forskere fra University of Illinois i Urbana-Champaign utviklet diamant p-type laterale Schottky-barrieredioder de sier har den høyeste sammenbruddsspenningen og laveste lekkasjestrømmen sammenlignet med tidligere diamantenheter. Diamantenheten kan opprettholde høy spenning, omtrent 5 kV, selv om spenningen ble begrenset av oppsett av målingen og ikke fra selve enheten. I teorien kan enheten opprettholde opptil 9 kV.

"Vi bygde en elektronisk enhet som er bedre egnet for applikasjoner med høy effekt og høy spenning for fremtidens elektriske nett og andre strømapplikasjoner," sa Zhuoran Han, en doktorgradsstudent ved UIUC. "Og vi bygde denne enheten på et ultrabredt båndgap-materiale, syntetisk diamant, som lover bedre effektivitet og bedre ytelse enn nåværende generasjons enheter. Forhåpentligvis vil vi fortsette å optimalisere denne enheten og andre konfigurasjoner slik at vi kan nærme oss ytelsesgrensene for diamantens materialpotensial.» [1]

Stretchy diamant qubits for kvantenettverk

Forskere fra University of Chicago, Argonne National Laboratory og Cambridge University strukket tynne filmer av diamant å lage kvantebiter som kan fungere som en del av et kvantenettverk med betydelig redusert utstyr og utgifter. Endringen gjør også qubitene lettere å kontrollere.

For å strekke diamant ut på molekylært nivå, la de en tynn film av diamant over varmt glass. Når glasset avkjøles, krymper det i en langsommere hastighet enn diamanten, noe som strekker diamantens atomstruktur litt. Mens prosessen bare flytter atomene fra hverandre en liten mengde, gjør den dem i stand til å holde sammenhengen ved temperaturer opp til 4 Kelvin (eller -452 °F) - en temperatur som, selv om den fortsatt er veldig kald, kan oppnås med mindre spesialisert utstyr.

"De fleste qubits i dag krever et spesielt kjøleskap på størrelse med et rom og et team med høyt trente mennesker for å drive det, så hvis du ser for deg et industrielt kvantenettverk der du må bygge et hver femte eller 10. kilometer, nå snakker om ganske mye infrastruktur og arbeidskraft, sier Alex High, assisterende professor ved Pritzker School of Molecular Engineering ved UChicago. Den høyere temperaturen betyr en "forskjell i størrelsesorden i infrastruktur og driftskostnader."

I tillegg gjør endringen det også mulig å kontrollere qubitene med mikrobølger. Tidligere versjoner måtte bruke lys i den optiske bølgelengden for å legge inn informasjon og manipulere systemet, noe som introduserte støy og betydde at påliteligheten ikke var perfekt. Ved å bruke det nye systemet og mikrobølgene gikk imidlertid troskapen opp til 99 %. [2]

Optisk datalagring i diamanter

Fysikere ved The City College of New York fant at ved å multiplekse lagringen i det spektrale domenet, optisk datalagringskapasitet i diamanter kan forbedres. "Det betyr at vi kan lagre mange forskjellige bilder på samme sted i diamanten ved å bruke en laser med en litt annen farge for å lagre forskjellig informasjon i forskjellige atomer i de samme mikroskopiske flekkene," sa Tom Delord, postdoktor ved CCNY. "Hvis denne metoden kan brukes på andre materialer eller ved romtemperatur, kan den finne veien til databehandlingsapplikasjoner som krever lagring med høy kapasitet."

Teamet fokuserte på diamant-fargesentre, atomdefekter som kan absorbere lys og tjene som en plattform for kvanteteknologier. "Det vi gjorde var å kontrollere den elektriske ladningen til disse fargesentrene veldig nøyaktig ved å bruke en smalbåndslaser og kryogene forhold," forklarte Delord. "Denne nye tilnærmingen tillot oss i hovedsak å skrive og lese bittesmå biter av data på et mye finere nivå enn tidligere mulig, ned til et enkelt atom."

Tilnærmingen er også reversibel. "Man kan skrive, slette og omskrive et uendelig antall ganger," sa Richard G. Monge, en postdoktor ved CCNY. [3]

Referanser

[1] Z. Han og C. Bayram, "Diamond p-Type Lateral Schottky Barrier Diodes With High Breakdown Voltage (4612 V ved 0.01 mA/Mm)," i IEEE Electron Device Letters, vol. 44, nei. 10, s. 1692-1695, oktober 2023, http://dx.doi.org/10.1109/LED.2023.3310910

[2] Xinghan Guo et al, "Mikrobølgebasert kvantekontroll og koherensbeskyttelse av tinn-ledige spinn-qubits i en strain-tuned diamantmembran heterostruktur." Fysisk gjennomgang X, 29. november 2023. https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevX.13.041037

[3] Monge, R., Delord, T. & Meriles, CA Reversibel optisk datalagring under diffraksjonsgrensen. Nat. Nanoteknologi. (2023). https://doi.org/10.1038/s41565-023-01542-9