L'électronique moderne est basée sur des semi-conducteurs dopés. Pour synthétiser des composants électroniques, des atomes dopants tels que l'aluminium ou le phosphore sont noyés dans des cristaux de silicium ultrapur. Cela permet d'adapter la conductivité des semi-conducteurs en fonction de l'application souhaitée. Dans les processeurs informatiques électroniques modernes, miniaturisé à quelques nanomètres seulement, seulement moins de dix atomes dopants sont pertinents pour la fonctionnalité. Composants quantiques, qui sont utilisés pour de nouveaux ordinateurs quantiques ou simulateurs quantiques, iront encore plus loin en ce sens qu'ils nécessitent un réseau avec seulement des atomes de dopant uniques dans un cristal de haute pureté.

Des physiciens de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) dirigés par le professeur Ferdinand Schmidt-Kaler ont maintenant développé une méthode pour implanter un nombre précis d'ions dopants individuels dans un cristal solide. Leur technique implante l'élément de terre rare praséodyme dans un cristal de grenat yttrium-aluminium. Ces cristaux ont ensuite été examinés au microscope confocal à haute résolution en collaboration avec une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Jörg Wrachtrup de l'Université de Stuttgart. Ils ont déterminé une précision de positionnement de 35 nanomètres. En principe, cette précision est déjà suffisante pour implanter des réseaux d'ions dopants dans les composants des futurs processeurs quantiques.

Les résultats de la recherche ont été publiés comme un point culminant dans le volume actuel de la revue internationale Lettres d'examen physique et représentent une innovation importante avec un large potentiel d'applications, car la méthode peut être étendue à d'autres cristaux et atomes dopants.