Izdelava posameznih NV centrov v diamantu z ionsko implantacijo

Glavni cilj projekta je razvoj metode za deterministično implanta- cijo posameznih ionov na tandemskem pospeševalniku Mikroanalitskega centra Instituta Jožef Stefan za napredek na področju kvantnega računalništva in znanosti materialov. Implantacija ionov je dobra poznana tehnika v proizvodnji in razvoju polprevodnikov ter obetavna metoda, ki omogoča preboje na področju kvatnih tehnologij, vključno s kvantnim računalništvom in kvantnimi informacijami. Tu je največja omejitev razširitev osnovnega enote kvantne informacije - kubita - na makroskopsko skalo; zaenkrat je to izvedljivo le pri utra nizkih temperaturah. Predlagan pristop se osredotoča na novo podlago za shranjevanje kubitov v trdni snovi pri sobnih temperaturah. Obetavne tehnike za implantacijo ionov so vezane bodisi na donorske atome fosforja v siliciju bodisi na centre parov dušikov atom - vrzel (centri NV) v diamantu. Oba pristopa sta perspektivna, čeprav ostaja veliko izivov. Glavna zahteva za uspešno produkcijo kubitov z ionsko implantacijo je determinizem - določeno število posameznih ionov želimo vgnezditi v vnaprej določena mesta. To zahteva natančno fokusiran pri- marni žarek z visoko kontrolirano intenziteto. Takšnim pogojem zadostuje 2 MV tandemski pospeševalnik na IJS, kjer lahko ione večine stabilnih elementov pospešujemo na energijskem območju keV in MeV. Ione lahko na tarčo nadzorovano fokusiramo pod 200 nm s kombinacijo zaslonk in tripleta magnetnih kvadrupolnih leč. Fokusiran žarek lahko premikamo po tarčnem območju ve- likosti 2×2 mm2 , s čimer lahko implantiramo ione v prej izbrane točke brez spremembe eksperimentalnih pogojev. V okviru našega projekta bi ustvarjali centre NV v diamantu v dušikovimi ioni z energijami reda MeV. Četudi je pristop z donorskim fosforjem v siliciju prav tako obetaven, je le-ta omejen z izotopsko čistostjo 28 Si; zaloga tega je relativno nizka. Naš cilj je ustvariti sta- bilno mrežo centrov NV z v povprečju enim dušikovim atomov na točkast defekt, kar bi kasneje lahko preverili z visokoločljivostnimi metodami kot sta SEM ali TEM. Raziskali bi tudi možnosti za izboljšanje determinizma implantacije ionov s čimer bi pripomogli k razvoju napredku na področju znanosti materialov in kvantnega računalništva.