Квантовое хранилище данных на основе 5-сантиметрового алмазного диска эквивалентно одному миллиарду Blu-ray дисков - «Наука и технологии»

Группа исследователей из Японии разработала новую технологию производства алмазных дисков, диаметром около 5 сантиметров, которые могут использоваться в качестве квантовых хранилищ информации. Необычайно высокая чистота создаваемого алмаза позволяет хранить на таком диске умопомрачающий объем данных, эквивалентный суммарному объему данных одного миллиарда Blu-ray дисков.

Наши постоянные читатели помнят, что алмаз является одним из многообещающих материалов для квантовых технологий, включая квантовые вычисления и память. Искусственно созданный дефект в кристаллической решетке алмаз, известный, как азотная вакансия, может быть использован в качестве высокостабильного кубита, способного выполнять вычислительные операции или хранить информацию. Однако, присутствие слишком большого количества азота в алмазе приводит к потере некоторых полезных свойств материала, что пагубно влияет на возможность использования этого в квантовых технологиях.

Это означает, что исследователи, занимающиеся проблемами использования алмаза в квантовых технологиях, вынуждены идти на компромиссы, ведь существовавшие ранее технологии синтеза алмазов позволяли получать большие пластины с высокой концентрацией азота или сверхчистые алмазные пластины, которые слишком малы для возможности практического применения. И лишь недавно, ученые из университета Саги (Saga University), совместно со специалистами компании Adamant Namiki Precision Jewelery Co. Разработали метод производства алмазных пластин со сверхвысокой степенью чистоты, которые являются достаточно большими для практического использования.

На выходе разработанного производственного процесса получаются круглые алмазные пластины, диаметром в 5 сантиметров (2 дюйма). Как уже упоминалось выше, чистота алмаза обеспечивает огромную плотность хранения данных, на один 5-сантиметровый диск, получивший название Kenzan Diamond, можно записать объем данных, равный объему данных одного миллиарда Blu-ray дисков. Если учесть, что на один однослойный Blu-ray диск помещается до 25 гигабайт, то на алмазную пластину Kenzan Diamond поместится 25 экзабайт.

Ключевым моментом во всем этом является то, что алмаз дисков Kenzan Diamond имеет концентрацию азота в три части на миллиард. И такие диски являются самыми большими с таким уровнем чистоты алмаза, площадь других пластин с такой чистотой едва превышает 4 квадратных миллиметра.

Естественно, что изготовление пластин Kenzan Diamond требует совершенно новой технологии. Пластины выращиваются на поверхности основания, которое не плоское, как обычно, а имеет ступенчатую поверхность. Это позволяет сориентировать механические напряжения, возникающие в выращиваемом кристалле, только в горизонтальной плоскости, что предотвращает возможность спонтанного раскола и разрушения пластины. И это, в свою очередь, позволяет проводить процесс выращивания кристаллов алмаза с очень высокой чистотой, при котором обычно возникают достаточно сильные внутренние механические напряжения.

В настоящее время японские исследователи занимаются разработкой технологии, которая позволит производить пластины Kenzan Diamond в крупных промышленных масштабах. Параллельно с этим ведутся работы по совершенствованию уже имеющейся технологии, что в перспективе позволит производить пластины большего размера, до 10 сантиметров в диаметре.