Кубит в ZnO с когерентностью ≈4 мс предложили учёные

Учёные Университета Сонгюнгван совместно с коллегами из университетов Висконсина и Вашингтона теоретически описали спиновый кубит в кристалле оксида цинка (ZnO). Предложенный центр основан на дефекте, который авторы называют молибден–кислородной вакансией (Mo–O).

В работе рассчитаны электронная структура и спиновые свойства этого дефекта. Исследователи оценили времена релаксации и декогеренции и пришли к прогнозу, что время когерентности может достигать порядка 4 миллисекунд. Авторы также смоделировали схему одиночного считывания состояния спина и оценили её эффективность.

Результаты являются теоретическими предсказаниями; в статье нет экспериментальных данных по созданию или измерению таких дефектов в реальных образцах. В тексте исследования указаны шаги, необходимые для проверки модели: синтез образцов с контролируемой концентрацией дефектов Mo–O, измерения спиновой динамики и тестирование предложенных схем считывания в лабораторных условиях.

Авторы обращают внимание на технологическую совместимость ZnO с существующими методами изготовления полупроводниковых пластин и элементов. По их оценке, это делает материал потенциально удобным для интеграции с текущими производственными процессами, в отличие от материалов, требующих специализированных технологий выращивания и обработки.

В качестве сопоставления в тексте приводится распространённый подход с NV‑центрами в алмазе, который показывает хорошие времена когерентности и оптическое считывание, но для массового производства требует специальных технологий выращивания и обработки. Исследование нацелено на поиск вариантов квантовых дефектов с физическими свойствами, совместимыми с промышленными процессами микроэлектроники.

Следующие практические шаги, по мнению авторов, включают изготовление образцов с контролируемыми дефектами Mo–O, проведение измерений спиновой динамики и проверку устойчивости параметров при реальных условиях. Только после успешных экспериментальных проверок можно будет оценить пригодность предложенного решения для интеграции в микросхемы.