Wissenschaftler:innen aus Japan haben einen Weg gefunden, um hochreine Diamanten als Halbleiter für Computer einzusetzen. Mithilfe eines neuen Herstellungsverfahren, konnte sie Edelsteine produzieren, die groß und rein genug sind, um den nötigen Speicherplatz für Hochrechenleistungen zu bieten.
Ob Fortschritte in der Medizin, Kriminalistik oder auch Kommunikation: Quantencomputer sollen in Zukunft Probleme lösen, die auch der größte Supercomputer bisher noch nicht bewältigen kann. Eine Herausforderung, die das bisher verhindert? Quantencomputer haben eine immense Rechenleistung und brauchen sehr viel Speicherplatz.
Aus Japan kommt jetzt ein neuer Lösungsansatz für das Problem. Wissenschaftler:innen der Saga University wollen hochreine Diamanten-Halbleiter nutzen, um die riesigen Datenmengen zu sichern. Diese Idee ist zwar nicht neu, die Edelsteine waren bisher allerdings zu klein, um als Speichermedium für Quantencomputer eingesetzt zu werden.
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Gemeinsam mit der Adamant Namiki Precision Jewel Company (Ad-Na) haben die japanischen Forscher:innen nun allerdings ein neues Verfahren entwickelt, um die Diamanten in ausreichender Größe herzustellen.
Diamanten waren bisher zu klein für Quantencomputer
Um Diamanten als Speichermedium für Quantencomputer einsetzen zu können, müssen diese einige Voraussetzungen erfüllen. Wie das Fachmagazin Forschung und Wissen berichtet, müssen die Edelsteine hochrein sein und eine Stickstoffkonzentration von maximal drei parts per billion aufweisen. Das bedeutet, dass maximal drei Stickstoffatome auf eine Milliarde Kohlenstoffatome kommen können.
Diamantenscheiben, die diese Herausforderungen erfüllten, konnten bisher allerdings nur in einer Größe von maximal vier Millimetern hergestellt werden. Deutlich zu klein, um als ausreichendes Speichermedium in Frage zu kommen.
Dank des neuen Herstellungsverfahrens aus Japan können nun allerdings Diamanten mit einer Größe von bis zu 5,08 Zentimetern im Durchmesser hergestellt werden. Und auch die Stickstoffeinheit von unter drei parts per billion können die japanischen Entwickler:innen einhalten.
So funktioniert das neue Verfahren aus Japan
Für die Produktion wird ein Saphirsubstrat mit einer abgestuften Struktur verwendet, beschreibt Ad-Na das Verfahren. Auf dem Oberflächenmaterial dieser Struktur entstehen die Diamiantscheiben.
Die Neigung der Struktur sorge dafür, dass die Diamantkristalle sich beim Wachsen ausbreiten. Weil dabei keine Risse oder andere Spannungen entstehen, ist das Produkt Letztenendes qualitativ besonders hochwertig. Darüber hinaus setzen die Entwickler:innen weniger Stickstoffgas ein, um die Reinheit der Diamanten zu erhöhen.
Durch die Kooperation mit Ad-Na sind die Wissenschaftler:innen aus Japan in der Lage, die extragroßen Diamanten in großen Mengen zu produzieren. Dabei wäre ein Diamant-Wafer mit einer Größe von etwa 55 Millimetern Durchmesser theoretisch in der Lage, die Daten von etwa einer Milliarde Blu-Ray-Discs zu speichern, so Ad-Na.
Das entspräche zudem der Gesamtheit der an einem Tag weltweit genutzten mobilen Daten. Bereits 2023 sollen die Diamantscheiben als Speichermedien auf den Markt kommen.
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