Ученые КФУ создали квантовые чипы на 200-мм подложках карбида кремния вместо дорогого алмаза

Квантовое будущее на карбиде кремния

Специалисты Казанского федерального университета (КФУ) разработали инновационный метод создания масштабируемых квантовых устройств, используя для этого карбид кремния. Предполагается, что данный подход способен стать основой для производства высокоинтегрированных и надёжных квантовых чипов. Об этом информировало Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, чьи данные цитирует ТАСС Наука.

Исследователи сосредоточились на изучении азот-вакансионных центров, обнаруженных в кристалле карбида кремния (SiC) политипа 6H, которые обладают уникальными квантовыми характеристиками.

В отличие от алмаза, доступного лишь в виде мелких кристаллов, карбид кремния - это высокотехнологичный промышленный полупроводник, для которого освоено выращивание восьмидюймовых 200-мм подложек. Это обстоятельство критически важно для создания масштабируемых квантовых устройств: крупные и высококачественные пластины позволяют применять стандартные методы микросистемной и полупроводниковой технологии, включая литографию, травление и ионную имплантацию. Такой подход открывает путь к массовому производству квантовых чипов с высоким уровнем интеграции, надежностью и повторяемостью параметров,

- приводит слова Фадиса Мурзаханова, научного сотрудника молодежной научно-исследовательской лаборатории, пресс-служба.

Проведенные эксперименты показали, что коэффициент преобразования оптического излучения в спиновую намагниченность достигает высоких показателей, а именно k = 0,999. Это свойство позволяет эффективно применять такие системы для установления связи между спиновыми центрами и фотонами. Важным для сохранения квантовой информации является также тот факт, что спиновые дефекты в карбиде кремния сохраняют когерентность до нескольких секунд.

По словам участницы исследования Юлии Ермаковой, оптические переходы в кристалле карбида кремния происходят в ближнем инфракрасном диапазоне (от 1 100 до 1 300 нанометров). Это делает их перспективными для применения в квантовых коммуникациях на дальние расстояния.

Работы ведутся совместно с Физико-техническим институтом им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук. Этот институт признан одним из ведущих мировых центров в сфере синтеза карбида кремния.

Квантовые технологии на данный момент имеют три основных направления - квантовые вычисления, коммуникации и сенсорика. В данном случае результаты будут полезны при разработке элементов преобразования квантовой информации между различными средами с эффективным переносом или преобразованием данных - в квантовых коммуникациях, сетях и спин-фотонных интерфейсах,

- заключила Екатерина Дмитриева, еще одна участница исследования.

Все началось с того, что квантовые точки были впервые обнаружены и изучены нобелевским лауреатом Алексеем Екимовым и другими советскими физиками в 1980-х годах. Ранее, 21 августа 2025 года, Центр научной коммуникации МФТИ сообщил, что российские химики разработали новый метод создания экологичных коллоидных квантовых точек. Эта технология позволяет производить квантовые материалы из доступных отечественных компонентов, таких как медь, индий и сера, без использования токсичного кадмия. Старший научный сотрудник МФТИ Иван Шуклов подтвердил получение прекурсора серы на основе отечественного децена-1. Эти наноструктуры можно использовать для создания фотодетекторов и различных гибридных устройств.