La electrónica moderna se basa en semiconductores dopados. Para sintetizar componentes electrónicos, Los átomos dopantes, como el aluminio o el fósforo, están incrustados en cristales de silicio ultrapuro. Esto permite adaptar la conductividad de los semiconductores de acuerdo con la aplicación deseada. En los procesadores de computadoras electrónicos modernos, miniaturizado a unos pocos nanómetros, solo menos de diez átomos dopantes son relevantes para la funcionalidad. Componentes cuánticos, que se utilizan para nuevas computadoras cuánticas o simuladores cuánticos, irá incluso un paso más allá en el sentido de que requieren una matriz con solo átomos dopantes individuales en un cristal de alta pureza.

Los físicos de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) dirigidos por el profesor Ferdinand Schmidt-Kaler han desarrollado ahora un método para implantar cantidades precisas de iones dopantes individuales en un cristal sólido. Su técnica implanta el praseodimio del elemento de tierras raras en un cristal granate de itrio-aluminio. Estos cristales se examinaron posteriormente bajo un microscopio confocal de alta resolución en colaboración con un equipo de investigadores encabezado por el profesor Jörg Wrachtrup en la Universidad de Stuttgart. Determinaron una precisión de posicionamiento de 35 nanómetros. En principio, esta precisión ya es suficiente para implantar matrices de iones dopantes en componentes para futuros procesadores cuánticos.

Los resultados de la investigación se publicaron como destaque en el volumen actual de la revista internacional Cartas de revisión física y representan una innovación importante con un amplio potencial de aplicaciones, ya que el método puede extenderse a otros cristales y átomos dopantes.