未来量子计算机的材料可能是弹性金刚石？

由香港城市大学领导的研究小组成功地发现了钻石可用于微电子，光电子和量子信息设备的证据：直径仅为人发直径的百分之一的钻石可达到9.7％的最大均匀拉伸应变在室温下 。

钻石（钻石）可能很快就会有新的含义。

尽管珠宝商被钻石的闪亮外观所吸引，但工程师们仍在寻找其他特征：高电导率和热导率。

通过在实验室中制备可拉伸的金刚石，研究人员希望增强金刚石的特殊性能，以制备下一代电子组件，例如未来的量子计算机芯片。

这一突破性的新研究于1月1日发表在《科学》杂志上。

替代材料长期以来，工程师一直希望找到一种优于硅的材料，以制造更小，运行速度更快，效率更高的芯片。

在这个问题上，钻石材料是“珠穆朗玛峰”。

工程师：理论上非常漂亮，但是很难实现。

工程师面前的障碍是如何克服材料晶体结构的局限性，其次是改善材料的“品质因数”。

材料的特性指数，它是描述该材料是否适合于制造电子元件的性能指标。

该研究的合著者，麻省理工学院（MIT）材料科学与工程学院的李菊教授说，材料的电子带隙是半导体的重要特征。

“带隙是判断材料的物理性能如何随弹性应变变化的重要指标”。

宽带隙材料可用于制备大功率或高频设备。

李炬团队希望探讨的问题是，是否可以在不损坏金刚石材料的情况下将大的晶格应变（晶格应变）施加到金刚石材料上。

但是，由于块状金刚石的极高硬度和脆性，研究人员长期以来一直认为这种方法不可行。

在这项新研究中，研究小组首先对微型单晶钻石进行了微加工，以制备微型单晶钻石桥样品。

该团队在电子显微镜下对这些微型单晶钻石进行了拉伸应变测试，以观察钻石在不同应力下的晶体结构如何变化。

研究团队对整个样品实现了7.5％的均匀弹性拉伸应变，并且在卸载后恢复了其原始形状。

实验中观察到的最大拉伸应变为9.7％。

研究小组说，这非常接近金刚石材料可以达到的理想弹性极限。

研究小组发现，当拉伸应变增加时，金刚石带隙减小。

另外，当沿另一特定晶体方向的应变超过9％时，带隙将从“间接带隙”改变为0。

到“直接带隙”。

在直接带隙中，电子可以直接跃迁并释放光子，而不会引起动量变化。

具有这种特性的材料具有被应用于光电器件甚至量子器件的潜力。

未来前景尽管将这种弹性金刚石材料用于电子部件似乎还很遥远，但研究小组认为，他们的研究结果可能会将金刚石部件推向市场。

“金刚石是制备高频，高功率电子设备的理想候选材料，并且在新的光电技术和量子信息技术中具有无限的应用潜力”。

李菊说。

将来，量子计算机可能会使用钻石制成的芯片。

此类材料创新将提高计算机的导热性，并且还可能使量子计算机在绝对零以上的温度下运行。

该研究的合著者，香港城市大学机械工程系副教授杨露博士说：“我相信新一代的钻石即将到来”。

原标题：未来的量子计算机可能由弹性钻石制成？文章来源：[微信公众号：中国科学院半导体研究所]欢迎关注！请指出转载文章的来源。