"Это устройство, которое мы сами создали, для определения напряжения в алмазных пластинах. Когда искусственные алмазы выращиваются, в них создается механическое напряжение. Они не могут идеально расти, то есть кристаллическая решетка может изгибаться, скручиваться, и это очень негативно влияет на результат. Мы можем с помощью этой установки видеть, насколько сильно деформирована кристаллическая решетка", - рассказал Макаров.

В Архангельске в 2024 году будет завершено строительство предприятия по выращиванию искусственных алмазов. Здесь будут создаваться монокристаллические пластины с уникальными сенсорными свойствами. В САФУ в рамках проекта открыта лаборатория, где изучают монокристаллические алмазные пластины с различными дефектами, в том числе так называемые энви-центры (NV-центры, азото-вакансионные, или азото-замещенные центры). При этом в структуру кристалла внедряется атом азота и выбивается атом углерода, возникает нарушение строения кристаллической решетки алмаза, образовавшаяся вакансия связывается с атомом азота.

"Если в структуру алмаза внедрять другие атомы, то свойства этого алмаза начинают меняться. Если туда внедрить азот и вакансию и провести определенные процедуры, то они находят друг друга и образуют новую систему, которая называется энви-центр. Как оказалось, этот энви-центр обладает уникальными квантовыми свойствами", - отметил собеседник агентства.

База для квантового компьютера
Алмаз с энви-центрами можно использовать как квантовый магнитометр. Это принципиально новый способ навигации, не связанный с космосом или с радиолокационными станциями, а только с магнитным полем Земли.

Еще одно из перспективных направлений - это использование энви-центров для создания квантового компьютера. Это устройство, которое будет работать в миллиарды раз быстрее самых мощных современных компьютеров. "Они сейчас уже создаются, но пока неполноценны, - пояснил Макаров. - Эти энви-центры могут быть являться квантовыми кубитами, так называемыми единицами информации. В перспективе можно создать квантовый компьютер на основе этих энви-центров".

Кубит - это наименьшая единица информации в квантовом компьютере (аналог бита в обычном компьютере), использующаяся для квантовых вычислений. Кубит может быть как раз на основе энви-центра, что очень перспективно. "Потому что энви-центр сохраняет свое состояние даже при комнатных температурах и даже более высоких. Все остальное рушится при комнатных температурах, все квантовые запутанные частицы, они просто разрушаются, они не существуют", - сказал ученый.

В настоящее время создаваемые квантовые компьютеры охлаждают почти до абсолютного нуля. Это даже холоднее, чем в открытом космосе. Современный квантовый компьютер - это огромная комната, в которой находится очень сложное устройство. "Вот мы хотим как раз с этим работать. Два перспективных направления для того, чтобы все это было создано, нам нужно получать алмазные пластины с энви-центрами и определять концентрацию энви-центров, как они ориентированы, качество энви-центров", - добавил он.

Число энви-центров в алмазной пластине должно быть разным для разных целей. Их количество в пластине миллиметр на миллиметр исчисляется миллиардами. Лаборатория определяет, какие атомы есть в структуре алмазов помимо углерода и их концентрацию.

Еще один прибор - профилометр - позволяет определять шероховатость поверхности алмаза. "То есть она должна быть гладкая с точностью до пяти нанометров, пять нанометров это всего лишь десятки атомов, насколько гладкая она должна быть", - сказал Макаров.