Специалисты Московского физико-технического института (МФТИ) и Физического института им. П.Н. Лебедева (ФИАН) планируют провести анализ воздействия посторонних атомов на окраску и спектральные характеристики алмазов, используя вычислительные модели на атомном уровне в сочетании с алгоритмами машинного обучения.
Данное научное начинание способно внести существенный вклад в прогресс микроэлектроники, включая разработку надежных кубитов для квантовых вычислений и инновационных устройств памяти. Как сообщили представители пресс-службы МФТИ, полученные данные окажут заметное влияние на будущее развитие вычислительных систем и смежных сфер деятельности.
Наличие посторонних элементов в структуре алмаза может существенно изменять не только его визуальные характеристики, но и электромагнитные свойства, что делает их весьма привлекательными для применения в микроэлектронных устройствах. В частности, уже ведутся разработки кубитов для квантовых компьютеров на основе примесных центров в алмазах, отличающихся высокой стабильностью. Кроме того, эти примеси могут найти применение в создании ячеек памяти, открывая новые горизонты для хранения и обработки информации.
Помимо этого, изучение посторонних включений в алмазах имеет практическую ценность, например, при лазерной маркировке минералов. Ученые из Лаборатории лазерной нанофизики и биомедицины ФИАН активно проводят экспериментальные исследования в этой области, используя импульсный лазерный нагрев для запуска изменений в дефектах алмазной структуры. Это позволяет создавать уникальную идентификационную маркировку и улучшать общие свойства алмазов. В свою очередь, группа специалистов из МФТИ занимается прогнозированием механизмов этих преобразований на атомном уровне, что является важным этапом для совершенствования технологических процессов.
Примесные дефекты в алмазе, такие как NV-центры, уже используются для создания кубитов для квантовых компьютеров, которые отличаются высокой устойчивостью, а также в разработке ячеек памяти. А ещё, генерируя или разрушая такие дефекты, можно создавать невидимые глазу маркировки на коммерческих алмазах — это задача, которой занимаются наши соавторы из Лаборатории лазерной нанофизики и биомедицины ФИАН под руководством Сергея Ивановича Кудряшова. Они используют фемтосекундный лазерный нагрев для инициирования перестроек в алмазных дефектах, а наша команда предсказывает сценарии этих изменений.
- Никита Орехов, заместитель заведующего лабораторией компьютерного дизайна материалов МФТИ
По словам исследователей, проведение подобных исследований было практически нереальным даже с использованием самых мощных вычислительных машин всего лишь десять лет назад. Однако благодаря объединению методов машинного обучения и атомно-точные моделирования, ранее казавшиеся неразрешимыми задачи стали вполне достижимыми. Это открывает новые возможности как для фундаментальных научных изысканий, так и для прикладных разработок, позволяя создавать материалы с заданными характеристиками.
Предполагается, что результаты данной работы окажут значительное влияние на развитие микроэлектроники и смежных технологий. Использование алмазов с заранее определенными свойствами в квантовых компьютерах и других устройствах может привести к существенному прогрессу в области вычислительных технологий, что, в свою очередь, затронет множество отраслей, включая телекоммуникации, здравоохранение и потребительскую электронику.
Изображение на обложке: freepik
