Q-シリコンの発見により量子コンピューティングが促進される可能性(Quantum Computing Could Get Boost From Discovery of Q-Silicon)

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2023-06-23 ノースカロライナ州立大学(NCState)

◆ノースカロライナ州立大学の研究者は、Q-シリコンと呼ばれる新しい形態のシリコンを発見しました。このQ-シリコンは室温で強磁性を示し、量子コンピューティングの進歩につながる可能性があります。炭素やシリコンなどの材料では、偶数個の電子を持つため大量の強磁性は考慮されていませんでしたが、研究者たちはレーザー処理によりQ-シリコンを生成することに成功しました。
◆Q-シリコンには強化された硬さや超伝導性などの特性もあります。これにより、スピンベースの量子コンピュータやスピントロニクスとの統合など、新たな機能が付加される可能性があります。この研究はMaterials Research Letters誌に掲載され、米国特許も申請されました。

<関連情報>

Qシリコンの合成と新規特性(2023年1月) Synthesis and novel properties of Q-silicon (January 2023)

Jagdish Narayan,Siba Sundar Sahoo,Naveen Joshi & Roger Narayan
Materials Research Letters  Published:21 Jun 2023
DOI:https://doi.org/10.1080/21663831.2023.2224396

Abstract

We report the discovery of Q-silicon with an atomic density of 60% higher than crystalline silicon while keeping the bonding characteristics the same as normal silicon. Distinct amorphous phases are created, when one, two, or three tetrahedra are randomly packed, and a crystalline phase of Q-silicon is formed when subunit cells are arranged along <110> directions with alternate holes. Nanosecond laser melting of amorphous silicon in an undercooled state and quenching have created Q-silicon with robust ferromagnetism compared to the diamagnetism of silicon. The blocking temperature of Q-silicon is estimated to be over 400 K, thus opening a new frontier for spin-based computing and atomic-level storage.

Graphical abstract

The discovery of Q-silicon having robust RT ferromagnetism will open a new frontier in atomic-scale spin-based devices and functional integration with nanoelectronics. Other properties of interest include enhanced hardness and superconductivity.

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