Gali Ádám csoportjának legutóbbi kutatási eredménye – ami a Nature Communications-ben jelent meg – bizonyítja, hogy a hibakomplexumok kialakulásának reakciókinetikája nem garantálja, hogy ezek elérjék az egyensúlyi állapotot. Ez teljesen megváltoztathatja szimulációs stratégiáinkat, amelyekkel a hibagyártási folyamatainkat tervezzük a kvantumszámítógép-hardverek aktuális generációjának előállítása során.
A szigetelőkben és félvezetőkben elhelyezkedő ponthibák tervezett gyártása kulcsszerepet játszik az elektronikai, fotovoltaikus és optikai eszközeink előállítása során. Jelenleg a kutatások élvonalához tartozik a megfelelő tulajdonságú ponthibák előállítása kvantumszámítógépek, kvantumkommunikációs berendezések és kvantumos mérőeszközök számára. Itt a létrehozott ponthibák helyének nagyon precíz kontrollja kifejezetten fontos kérdés. [1] A nanotechnológiai gyártási eljárások és az ionimplantáció fejlődését kihasználva a ponthibákat irányítottan tudjuk elhelyezni az anyagban – még azokat is, amelyek természetes módon nem is jönnek létre. Az új implantációs és besugárzásos technológiák fejlődése forradalmasította az anyagtudományt és a rá támaszkodó ipart. Mindazonáltal a besugárzásos technikák gyakran eredményeznek
helyváltoztatásra is képes hibákat a kvantumhardverként létrehozott ponthiba mellett, és ezek aztán egymással is kombinálódva stabil
hibakomplexumokat hoznak létre. Ha megértjük az atomi szintű folyamatokat, amelyek a célhiba és a parazitahibák létrejöttét, reakcióit, majd stabilitását szabályozzák, kitapossuk az utat a megbízható kvantumhardverelemek gyártása felé.
Mindemellett óriási az arra irányuló igény, hogy az új technológiák igényeihez új megoldásokat is találjunk – nemcsak új gyártási eljárásokat, hanem teljesen új ponthibákat a megfelelő funkciókhoz. Ezeknek a keresése az eddigieknél pontosabb, az új rendszerek tulajdonságait jobban előrejelző atomi szintű szimulációs megoldásokat igényel. [2, 3] Az algoritmusok legújabb fejlődési iránya és a rendelkezésre álló nagy számítási teljesítmény ezeknek a kutatásoknak az irányát is már eltolta a gépi tanulásos technológiák alkalmazása felé. A ponthibák nagy többsége komplexeket alkot, amelyek változatos konfigurációkban léteznek, és a gépi tanulásos eljárások képesek megtalálni ezek közül az energetikailag legstabilabbakat az adott alkalmazásra jellemző környezetben. Általában arra számítunk, hogy ezek a legstabilabb konfigurációk tényleg ki is alakulnak, azaz a gyártástechnológiában praktikusan elérhető célállapotot jelentenek.
Gali Ádám kutatócsoportja pontos atomi szimulációk révén mutatta meg, hogy az egyes stabil komplexek kialakulásához elvileg elvezető reakcióutak kinetikája megakadályozhatja az energetikailag kedvező végállapot elérését. [4] Sőt, ez az effektus egy kulcsfontosságú szilíciumbeli hibakomplexum esetében is megmutatkozott, miközben ez a hibakomplexum a jövőbeni kvantumkommunikációs és kvantumszámítástechnikai eszközök egyik ígéretes jelöltje. A stabil végállapotot kereső algoritmusok tehát nem mindig képesek az adott feltételeknek megfelelő rendszert megtalálni. Ez az eredmény ráirányítja a figyelmet arra, hogy mennyire fontos a félvezetőkben implantációval vagy besugárzással gyártott ponthibák reakciókinetikája a hibafizikában és a hibagyártásban.
