Nový diamantový disk v porovnání s doposud největším „diskem“ tohoto typu (vlevo dole). Kredit: Saga University.

Diamant je nejen drahokam a nesmírně odolný minerál, ale také velmi slibný materiál pro praktické kvantové výpočetní systémy, včetně pamětí. Velkou pozornost si získaly především takzvané NV (nitrogen-vacancy) defekty, které vzniknou nahrazením dvou uhlíků v krystalové mřížce diamantu dusíkem a prázdným místem. Tyto defekty mohou být využity k ukládání supravodivých qubitů. Pokud ale diamant obsahuje těchto defektů příliš, ohrožuje to jeho integritu.

Logo. Kredit: Saga University.

Jde o trade-off situaci, kdy je obtížné vytvořit velký diamantový disk, co by pojmul velké množství dat. Odborníci japonské Saga Univerzity a japonské společnosti Adamant Namiki Precision Jewelery Co. tento trade-off obešli tím, že vyvinuli novou metodu pro výrobu ultra čistých diamantových disků, které obsahují přiměřené množství dusíku a jsou zároveň natolik velké, že mohou mít praktické využití.

Barvy Saga University jsou modrofialová a modrozelená. Modrá je barva oblohy v Sáze, zelená je barva rýžových polí v kombinaci s barvami straky. Straka má černé a bílé peří a její křídla a ocas září zeleně, modře a fialově s kovovým leskem. Kredit: Saga University.

Díky tomuto postupu vyrobili diamantové disky o průměru 5 centimetrů, jejichž struktura jim teoreticky umožňuje pojmout tolik dat, že to odpovídá 1 miliardě Blue Rady disků. Jeden Blue Ray s jednou vrstvou pojme až 25 GB dat, z čehož plyne, že na zmíněný diamantový disk by bylo možné uložit až 25 EB dat. Tvůrci tento disk označují jako „Kenzan Diamond“.

Klíčem k úspěchu v tomto případě bylo, že v novém diamantovém disku je koncentrace atomů dusíku nižší než 3 ppb (parts per billion), díky čemuž jsou výjimečně čisté.

Logo. Kredit: Adamant Namiki.

Jde o doposud největší disk s touto úrovní čistoty, která je potřebná pro kvantové aplikace. Předešlé největší takto čisté diamantové disky měly plochu maximálně 4 milimetry čtvereční. Zásadní podle tvůrců byla změna substrátu, na němž disk „roste“. Namísto plochého podkladu používají safírový substrát s vrstvou iridia ve tvaru schodiště, na němž lze vytvořit mnohem větší disky, aniž by byly náchylné k prasklinám.

Zároveň nejde o žádnou technologii daleké budoucnosti. Tým věří, že tyto disky dostane na trh již v příštím roce (2023), i když větší uplatnění naleznou zřejmě až ve kvantových výpočetních systémech, například v podobě pamětí. Mezitím pracují na ještě větších diamantových discích, které by měly mít průměr 10 cm.

Literatura

New Atlas 27. 4. 2022.