Los ordenadores que pueden utilizar las propiedades de la mecánica cuántica resuelven los problemas más rápidamente que la tecnología actual. Esto es interesante, pero deben superar una enorme desventaja para hacerlo.
El nitruro de niobio, una sustancia superconductora, puede añadirse a un sustrato de nitruro-semiconductor para formar una capa plana y cristalina, como han demostrado los investigadores japoneses, que podrían haber aportado la solución. Este método podría ser sencillo para producir qubits cuánticos que puedan utilizarse con dispositivos informáticos normales.
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Un equipo de investigadores del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio ha demostrado cómo se pueden cultivar películas finas de nitruro de niobio (NbNx) directamente sobre una capa de nitruro de aluminio (AlN). El nitruro de niobio puede convertirse en superconductor a temperaturas inferiores a 16 grados por encima del cero absoluto.
Cuando se coloca en un dispositivo conocido como unión Josephson, puede utilizarse para crear un qubit superconductor. Los investigadores examinaron el efecto de la temperatura sobre las estructuras cristalinas y las características eléctricas de las películas finas de NbNx producidas sobre sustratos de plantilla de AlN. Demostraron que el espacio entre átomos de los dos materiales era lo suficientemente compatible como para dar lugar a capas planas.
El primer autor, Atsushi Kobayashi, dijo: "Descubrimos que, debido al pequeño desajuste de la red entre el nitruro de aluminio y el nitruro de niobio, podía crecer una capa altamente cristalina en la interfaz".
"La cristalinidad del NbNx se caracterizó con difracción de rayos X, y la topología de la superficie se captó mediante microscopía de fuerza atómica. Además, se comprobó la composición química mediante espectroscopia de fotoelectrones de rayos X. El equipo demostró que la disposición de los átomos, el contenido de nitrógeno y la conductividad eléctrica dependían de las condiciones de crecimiento, especialmente de la temperatura".
"La similitud estructural entre los dos materiales facilita la integración de los superconductores en dispositivos optoelectrónicos semiconductores".
Además, la interfaz claramente definida entre el sustrato de AlN, que tiene una amplia banda prohibida, y el NbNx, que es superconductor, es esencial para los futuros dispositivos cuánticos, como las uniones Josephson. Las capas superconductoras de pocos nanómetros de grosor y alta cristalinidad pueden utilizarse como detectores de fotones o electrones individuales.
- Atsushi Kobayashi et al. Crecimiento epitaxial controlado por fase cristalina de superconductores NbNx en semiconductores AlN de banda prohibida ancha”. Interfaces de materiales avanzados . DOI: 10.1002/admi.202201244
