Кремниевая пластина — как тесто для печенья. Нагреваешь её в печи, и в глубине появляются крошечные изюминки — дефекты кристаллической решётки, которые умеют испускать одиночные фотоны. Такие «изюминки» называют центрами окраски, и они нужны для квантовых компьютеров и защищённой связи.
Авторы работы изучили, как именно рождаются эти дефекты при отжиге кремния. Они нагревали образцы при разных температурах и в течение разного времени, а потом смотрели, сколько и каких центров окраски появилось. Выяснилось, что один тип дефектов — T-центр — особенно чувствителен к длительности нагрева. Кроме того, разные центры окраски конкурируют друг с другом: если образуется один, другому может не хватить «стройматериала».
Отдельная находка — новые светящиеся центры, которые раньше не встречались. Их сигналы стабильны, а значит, они могут пригодиться в квантовых устройствах. Самое ценное: всё это можно делать на стандартных кремниевых фабриках, где уже выпускают обычные микрочипы. Квантовые технологии перестают быть ручной работой и становятся массовым производством.
В финале — снова про печенье. Если научиться точно управлять временем и температурой «выпечки», то на одной пластине можно получить миллионы одинаковых квантовых источников. И тогда квантовый интернет станет таким же привычным, как обычный.
Центры окраски в алмазе использовали ещё в древности: примеси придавали камням редкие цвета, а сейчас такие дефекты служат датчиками магнитных полей.
В сериале «Тёмное дитя» квантовые компьютеры на кремнии помогают расшифровывать геном человека — правда, там обошлось без центров окраски.