Q-Silicon Material Magnetik Baru untuk Chip Kuantum Komputer

Silikon telah berkuasa dalam elektronik selama lebih dari satu abad, dan sekarang versi baru mungkin membantu memperluas penggunaannya di masa depan. Insinyur di North Carolina State University (NCSU) telah menemukan bentuk baru dari bahan yang disebut Q-silicon, dengan properti baru yang dapat memiliki kegunaan penting dalam komputer kuantum dan spintronik.

Tim NCSU membuat penemuan mereka dengan menyetrum silikon amorf dengan gelombang laser yang hanya berlangsung selama nanodetik, yang melelehkannya, sebelum didinginkan dengan cepat untuk mengeraskannya kembali. Ini menciptakan bentuk baru yang dijuluki tim Q-silicon, mirip dengan karya mereka sebelumnya yang menciptakan Q-carbon.

Q-silikon menawarkan beberapa sifat baru yang tidak dimiliki silikon biasa, yang paling penting adalah feromagnetisme pada suhu kamar. Jenis magnet ini sangat penting untuk beberapa metode penyimpanan data, dan dapat membantu membuka bidang baru yang dikenal sebagai spintronik, yang seperti namanya, mentransmisikan dan menyimpan data dalam “putaran” elektron daripada muatannya, seperti yang dilakukan elektronik saat ini. . Ini berpotensi membuat perangkat lebih kecil, lebih cepat, dan lebih hemat energi.

Ini juga bisa menjadikannya bahan yang bagus untuk komputer kuantum, yang dapat menyimpan informasi tidak hanya dalam satu dan nol tetapi juga dalam superposisi keduanya pada saat yang bersamaan. Itu memungkinkan mereka melakukan perhitungan jauh lebih maju daripada yang bisa ditangani komputer tradisional mana pun.

Ini bukan hanya feromagnetisme. Q-silikon juga menunjukkan peningkatan kekerasan dan superkonduktivitas dibandingkan dengan benda biasa, kedua sifat yang juga dapat membantu dalam komputasi spintronika dan kuantum.

“Penemuan Q-silikon ini merevolusi mikroelektronika modern dengan menambahkan fungsionalitas baru, seperti spintronik, atau komputasi kuantum berbasis spin,” kata Jay Narayan, penulis korespondensi studi tersebut. “Singkatnya, Q-silicon menyediakan platform yang ideal untuk integrasi spintronics dengan mikroelektronika pada sebuah chip.”

Abstrak Penelitian

Kami melaporkan penemuan Q-silikon dengan kerapatan atom 60% lebih tinggi daripada silikon kristal sambil menjaga karakteristik ikatannya sama dengan silikon normal. Fase amorf yang berbeda dibuat, ketika satu, dua, atau tiga tetrahedra dikemas secara acak, dan fase kristal silikon-Q terbentuk ketika sel subunit disusun sepanjang <110> arah dengan lubang alternatif.

Peleburan laser nanodetik silikon amorf dalam keadaan undercooled dan pendinginan telah menciptakan Q-silikon dengan feromagnetisme yang kuat dibandingkan dengan diamagnetisme silikon. Suhu pemblokiran Q-silikon diperkirakan lebih dari 400 K, sehingga membuka batas baru untuk komputasi berbasis spin dan penyimpanan tingkat atom.

Penemuan Q-silikon yang memiliki feromagnetisme RT yang kuat akan membuka perbatasan baru dalam perangkat berbasis spin skala atom dan integrasi fungsional dengan nanoelectronics. Properti lain yang menarik termasuk peningkatan kekerasan dan superkonduktivitas.

Hasil Riset Lengkap Ada Di Jurnal Riset Klik Link Ini