Квантовое будущее в кристалле: новое лицо отечественных технологий

В России работают над прорывной технологией в квантовой электронике. Создается новая основа для чипов будущего.

Основа – карбид кремния

Учёные Казанского федерального университета (КФУ) совершают технологический прорыв, предложив инновационный подход к созданию масштабируемых квантовых устройств на основе карбида кремния (SiC). В центре внимания — азотно-вакансионные центры в полиморфе 6H SiC, способные служить надёжными квантовыми битами. В отличие от алмазов, традиционно применяющихся в таких разработках, карбид кремния обладает главным преимуществом - промышленной зрелостью.

Доступность 200-мм восьмидюймовых подложек делает возможным применение стандартных микросистемных технологий: литографии, травления, ионной имплантации. Это открывает путь к массовому производству квантовых чипов с высокой степенью обеспечения стабильности параметров и воспроизводимости - качеств, без которых невозможно говорить о промышленном внедрении.

Технологический суверенитет и польза для общества

Разработка КФУ имеет стратегическое значение для России. Это основа научно-технического суверенитета в одной из ключевых отраслей XXI века - квантовых технологиях. Успешное развитие проекта может снизить влияние зарубежных решений в области высокотехнологичной электроники, повысить уровень критической безопасности и ускорить развитие отечественных систем квантовой криптографии и связи.

Фадис Мурзаханов - младший научный сотрудник НИЛ «Многофункциональные материалы для квантовых сенсоров», инженер кафедры квантовой электроники и радиоспектроскопии Института физики КФУВ отличие от алмаза, доступного лишь в виде мелких кристаллов, карбид кремния - это высокотехнологичный промышленный полупроводник, для которого освоено выращивание восьмидюймовых 200-мм подложек. Это обстоятельство критически важно для создания масштабируемых квантовых устройств: крупные и высококачественные пластины позволяют применять стандартные методы микросистемной и полупроводниковой технологии, включая литографию, травление и ионную имплантацию. Такой подход открывает путь к массовому производству квантовых чипов с высоким уровнем интеграции, надежностью и повторяемостью параметров

Для российских граждан это означает не только повышение уровня технологической безопасности, но и новые возможности в образовании и карьере. Проект активно привлекает студентов и молодых ученых, создавая кадровый резерв для наукоемких отраслей. Кроме того, развитие квантовых датчиков и интерфейсов может способствовать улучшению качества наблюдения, навигации и систем наблюдения за окружающей средой.

Международное значение и экспортный потенциал

На глобальном уровне российская разработка открывает возможности для экспорта технологических решений. Благодаря использованию стандартных полупроводниковых технологий квантовые чипы на основе SiC могут быть встроены в производственные линии за рубежом.

Особые перспективные применения в квантовых коммуникациях: инфракрасные оптические переходы (1,1–1,3 мкм) идеально подходят для передачи информации по оптоволоконным сетям на большие расстояния. Это делает российские разработки конкурентоспособными в международных проектах по созданию квантового интернета.

Кроме того, спин-фотонные интерфейсы на основе SiC могут служить для компактных квантовых датчиков - востребованных в навигации, геофизике и медицине. Россия, обладая независимой фундаментальной наукой и наращивающей инфраструктуру, может занять большую нишу в мировом рынке квантовых технологий.

От симуляций к реальности: контекст последних лет

В последние пять лет в России наблюдается стремительный рост активности в области цифровых и квантовых технологий. Так, в 2025 году Российский технологический университет МИРЭА (РТУ МИРЭА) запустил первую в стране открытую платформу квантовых алгоритмов - ближайший шаг к доступности квантовых алгоритмов. Однако это был инструмент исследования. Разработка КФУ — это переход от виртуальных кубитов к физическим устройствам. Это логическое развитие: от программного обеспечения к аппаратной основе.

Квантовый скачок

Разработка КФУ - не просто научная публикация, это большой шаг к созданию отечественной квантовой промышленности. Она включает перспективную физику (азот-вакансионные центры), технологический материал (SiC) и промышленную реализуемость. В ближайшие 1–3 года можно будет увидеть лабораторные прототипы и первые модули. Через 3–5 лет - внедрение в экономику квантовых сетей и участие в международных проектах.

Благодаря этим открытиям Россия не только входит в число лидеров квантовой гонки, но и влияет на ее вектор развития.