Принципиально новую технологию изготовления магнитных материалов для квантовых устройств предложили исследователи из КФУ им. В. И. Вернадского в составе российского научного коллектива. По словам авторов, их технология позволяет устранить одно из главных препятствий на пути совершенствования квантовой вычислительной техники — магнитные потери материала при низких и сверхнизких температурах. Результаты исследования опубликованы в Materials Research Bulletin.
Ученые из Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского сообщили о том, что им впервые в мире удалось получить магнитный материал совместимый с микроэлектронными технологиями и, в то же время, позволяющий работать при низких и сверхнизких температурах.

Квантовые компьютеры, в отличие от обычных, проводят вычисления с использованием аппарата квантовой механики. Если один бит информации в обычном компьютере принимает значение либо 0, либо 1, квантовый компьютер оперирует кубитами, которые могут находиться в состоянии суперпозиции этих значений (0 и 1 одновременно).

Одна из возможных физических реализаций принципа квантовых вычислений сегодня основана на магнитных пленках, в которых при низких температурах фиксируются состояния магнитных квазичастиц, «магнонов». Однако для ученых всего мира остается нерешенной проблема резкого увеличения магнитных потерь при понижении температур, феномен так называемого магнитного затухания. По мнению ученых КФУ им. В. И. Вернадского, разработанная ими технология поможет решить эту проблему.
«Нам удалось выявить и устранить причину дополнительных магнитных потерь при криогенных температурах. За счет оптимального сочетания ионов, используемых при росте монокристаллических пленок, а также выбора подложек требуемого состава величина магнитного затухания сохранилась на прежнем уровне даже при охлаждении до 4 градусов Кельвина. Благодаря этой технологии становится возможным получать высококачественные магнитные пленки, в которых, магнитные потери не только не увеличиваются при охлаждении до криогенных температур, но даже могут уменьшаться при определенных условиях. Полученные материалы открывают новый этап развития криомагноники», — рассказал профессор РАН, ведущий ученый, руководитель лаборатории многофункциональных материалов КФУ им. В. И. Вернадского Владимир Белотелов.

Он подчеркнул, что аналогов предложенной технологии не существует: все попытки зарубежных специалистов решить проблему до сих пор не увенчались успехом.
В ближайшее время ученые продолжат дальнейшую доработку полученных материалов для достижения сверхнизких магнитных потерь при криогенных температурах.
Материалы синтезированы специалистами КФУ им. В. И. Вернадского под руководством профессора Владимира Белотелова на экспериментально-технологической базе университета, которая была модернизирована в рамках мегагранта «Нанофотоника феррит-гранатовых пленок и структур для нового поколения квантовых устройств».