Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã phát triển được một phương pháp chế tạo đĩa bán dẫn (wafer) kim cương mới, có thể tạo nên đột phá trong ngành lưu trữ lượng tử. Chiếc đĩa có đường kính 5 cm được làm từ kim cương cực kỳ tinh khiết. Theo lời nhóm nghiên cứu Nhật, nó có thể chứa một lượng dữ liệu khổng lồ, tương đương với một tỷ chiếc đĩa Blu-Ray.
Kim cương là một trong những vật chất được ngành nghiên cứu máy tính lượng tử trọng dụng nhất. Một khiếm khuyết trong tinh thể này, còn được gọi là “trung tâm thiếu nitro”, có thể được dùng để lưu trữ dữ liệu dưới dạng những bit lượng tử siêu dẫn. Tuy nhiên, nếu lượng nitro trong kim cương quá cao, khả năng lưu trữ sẽ giảm.
Điều này cản trở các nhà khoa học tối ưu hóa công nghệ đột phá; hoặc sản phẩm cuối cùng sẽ là một đĩa bán dẫn kim cương với quá nhiều nitro, hoặc đĩa kim cương tinh khiết quá bé để sử dụng được vào mục đích lưu trữ dữ liệu.
Thế nhưng, nhóm nghiên cứu tại Đại học Saga và Công ty Trang sức Chính xác Adamant Namiki đã phát triển một phương pháp chế tạo đĩa bán dẫn mới, với kim cương có độ tinh khiết cao nhưng vẫn đủ lớn để ứng dụng vào thực tế.
Kỹ thuật cho ra đĩa bán dẫn có đường kính 5cm, và mang sức chứa tương đương 1 tỷ đĩa Blu-Ray. Nhóm lấy đĩa Blu-Ray (loại single-layer) có sức chứa 25GB làm chuẩn, để tính được sức chứa của đĩa bán dẫn kim cương lên tới 25 exabyte (EB). Công ty Nhật Bản gọi công nghệ đột phá này là “Kim cương Kenzan”.
Mật độ nitro trong đĩa bán dẫn cực thấp, chỉ ở mức 3 phần tỷ (với mỗi 1 tỷ đơn vị khối lượng carbon, thì chỉ có 3 phần trong đó là nitro). Đây là đĩa bán dẫn lớn nhất từng được chế tạo mà sở hữu độ tinh khiết cao đến vậy, những nỗ lực chế tạo trước đây chỉ cho ra đĩa tinh khiết với diện tích 2 mm2.
Phải nhờ phương pháp sản xuất mới, nhóm nghiên cứu Nhật Bản mới có được sản phẩm ổn định. Thông thường, việc chế tạo đĩa bán dẫn kim cương sẽ yêu cầu tinh thể được “nuôi” trên một bề mặt chất nền phẳng. Tuy nhiên, kim cương dễ nứt trước áp lực và làm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm.
Để vượt qua trở ngại này, nhóm nghiên cứu Nhật xếp bề mặt chất nền thành từng bậc, dàn đều sức ép và ngăn vết nứt hình thành. Qua đó, nhóm đã có thể tạo ra đĩa bán dẫn kim cương lớn với độ tinh khiết cao.
Công ty Nhật Bản mong muốn sẽ thương mại hóa sản phẩm mới vào năm 2023. Ngay lúc này, họ đã đang cố gắng tăng gấp đôi đường kính đĩa lên 10cm.
