Robert Klatt
Ein neues Verfahren ermöglicht die Produktion großer hochreiner Diamanten, die als Speichermedium für Quantencomputer genutzt werden können.
Tokyo (Japan). Quantencomputer haben eine sehr hohe Rechenleistung. Um die Systeme produktiv einsetzen zu können, ist aber auch viel Speicherplatz erforderlich. Die Wissenschaft sucht deshalb schon seit Langem nach geeigneten Materialien, um die großen Datenmengen von Quantencomputern sichern zu können. Nun haben Forscher der Saga University in Kooperation mit dem Unternehmen Adamant Namiki Precision Jewel Company eine Lösung für das Problem entwickelt.
Normalerweise ist die Adamant Namiki Precision Jewel Company auf die Herstellung von Präzisionswerkzeugen auf Basis von Diamanten und anderen Edelsteinen spezialisiert. Gemeinsam mit der Saga University hat das Unternehmen jetzt einen hochreinen Diamanten mit einer Rekordgröße produziert.
Damit Quantencomputer Diamanten als Speichermedium nutzen können, müssen diese hochrein sein und eine Stickstoffkonzentration von maximal drei ppb (parts per billion), also maximal drei Stickstoffatome pro einer Milliarde Kohlenstoffatome, aufweisen. Diamant-Wafer mit dieser Reinheit konnten bislang nur in einer Größe von maximal vier Millimetern produziert werden. Sie waren damit für die praktische Anwendung deutlich zu klein.
Die Wissenschaftler der Adamant Namiki Precision Jewel Company und der Saga University haben deshalb ein neues Herstellungsverfahren entwickelt, mit dem ein Diamant-Wafer mit einer Größe von 5,08 Zentimetern und einer Stickstoffreinheit von unter drei ppb hergestellt werden kann.
Im neuen Produktionsverfahren wird ein Saphirsubstrat mit einer abgestuften Struktur verwendet, auf dessen Oberflächenmaterial die Diamant-Wafer entstehen. Die Neigung der Struktur sorgt dafür, dass die Diamantkristalle sich beim Wachsen ausbreiten. Es entstehen dadurch weniger Risse und Spannungen, was die Qualität erhöht. Zudem reduzierten die Entwickler den Einsatz von Stickstoffgas, um die Reinheit des Diamanten zu erhöhen. In den herkömmlichen Verfahren wird Stickstoffgas verwendet, um die Wachstumsrate der Kristalle zu erhöhen.
Laut den Wissenschaftler lassen sich auf dem Diamanten etwa 25 Exabyte speichern. Das entspricht einer Milliarde Blu-Ray-Discs. Bis zum Jahr 2023 möchte die Adamant Namiki Precision Jewel Company die innovative Fertigungstechnik kommerzialisieren.
