Поиск - новости науки и техники

Со скоростью света. Путь к созданию квантовых компьютеров открыт

23.07.19

К решению вопроса – как создать компоненты для квантовых компьютеров, потенциально способных проводить вычисления со скоростью света, вплотную приблизилась международная группа исследователей, куда вошли физики СПбГУ. Они изучили, как в плоскости самого тонкого в мире полупроводникового кристалла распространяются фотоны. Результаты работы физиков опубликованы в журнале NatureNanotechnology.

В каждой современной микросхеме есть транзисторы — небольшие полупроводниковые приборы, управляющие протеканием электрического тока, то есть потоком электронов. Если заменить электроны на фотоны (элементарные частицы света), то перед учеными откроется перспектива создания новых вычислительных систем, способных обрабатывать огромные потоки информации со скоростью, близкой к скорости света. Именно фотоны сегодня считаются лучшими претендентами на роль «передатчиков» информации в квантовых компьютерах — все еще гипотетических вычислительных машинах, живущих по законам квантового мира и способных решать задачи эффективнее самых мощных суперкомпьютеров.

Никаких физических ограничений для создания квантовых компьютеров нет. Но ученые до сих пор не выбрали, какая же материальная форма станет самой удобной и эффективной. Например, как будут работать транзисторы в такой вычислительной машине?

Физики изучили распространение света в двумерном кристаллическом слое диселенида молибдена (MoSe2) толщиной всего в один атом — это самый тонкий в мире полупроводниковый кристалл. Оказалось, что поляризация света, зависит от направления распространения света. Это явление обусловлено эффектами спин-орбитального взаимодействия в кристалле. Кстати, график, показывающий пространственное распределение поляризации света, отметили ученые, получился довольно необычным — он напоминает разноцветного морского рапана.

График, показывающий пространственное распределение поляризации света. 

Я предвижу, что уже в недалеком будущем двумерные моноатомные кристаллы будут применяться для передачи информации в квантовых устройствах, — рассказал руководитель лаборатории оптики спина имени И. Н. Уральцева СПбГУ профессор Алексей Кавокин. — То, что классические компьютеры и суперкомпьютеры делают очень долго, квантовое вычислительное устройство будет делать очень быстро. Наша работа вносит вклад в копилку полупроводниковых квантовых технологий

К тому же, как отметил ученый, исследование стало важным шагом в изучении светоиндуцированной (то есть появляющейся при наличии света) сверхпроводимости — явлении, когда материалы, пропускающие электрический ток, обладают нулевым сопротивлением. Сегодня этого состояния невозможно достичь при температуре выше минус 70 ˚C. Но, если найти подходящий материал, такое открытие позволит без потерь передавать электричество в любую точку Земли и создавать электромоторы нового поколения.

Пресс-служба СПбГУ

Андрей Горбачев

Нет комментариев