Возможности квантовых процессоров позволяют значительно превзойти традиционные вычислительные технологии, но пока они ограничены лабораториями и большими экспериментальными установками. Японские ученые сделали шаг к более доступным квантовым вычислительным устройствам, найдя способ "скручивать" свет при комнатной температуре.

Команда ученых создала циркулярно поляризованный свет и смогла контролировать его направление без использования громоздких магнитов или очень низких температур. Результаты, полученные исследователями Университета Нагоя и их коллегами и опубликованные в журнале Advanced Materials, показывают перспективность разработки материалов и методов устройства, которые могут быть использованы в оптической квантовой обработке информации.

реклама

Команда исследователей разработала регулируемый при комнатной температуре хиральный светоизлучающий диод на основе деформированных монослойных полупроводников
(Университет Нагоя, лаборатория Такэнобу)

   

 

Частицы света, называемые фотонами, обладают интересными свойствами, которые могут быть использованы для хранения и переноса данных, и открывают огромные перспективы для использования в области квантовых вычислений.

Чтобы это произошло, информация сначала хранится в электронах, которые затем взаимодействуют с веществом, генерируя фотоны, переносящие данные. Информация может быть закодирована в направлении спина электрона, так же как она хранится в виде 0 и 1 в "битах" компьютеров. Данные также могут храниться, когда электроны занимают " долины" в энергетических полосах, между которыми они движутся по орбите атома. Когда эти электроны взаимодействуют с определенными светоизлучающими материалами, они генерируют извилистый "хиральный" "долинно-поляризованный свет", который обладает потенциалом для хранения больших объемов данных.

 Однако до сих пор ученым удавалось генерировать этот тип циркулярно поляризованного света только с помощью магнитов и очень низких температур, что делает эту технику нецелесообразной для широкого использования.

 Прикладные физики Университета Нагоя Тайши Такенобу и Цзян Пу возглавили группу ученых, разработавших метод генерации хирального поляризованного света при комнатной температуре с электрическим управлением.

Специалисты сначала вырастили моно-слой полупроводящего дисульфида вольфрама на сапфировой подложке и покрыли его ионно-гелевой пленкой. Электроды были размещены на обоих концах устройства, и к ним было приложено небольшое напряжение. Это создавало электрическое поле и, в конечном счете, производило свет. Команда обнаружила, что хиральный свет наблюдался при температуре от -193°C до комнатной температуры в тех частях устройства, где сапфировая подложка была естественно деформирована в результате технологического процесса. Однако из областей без деформации его можно было генерировать только при гораздо более низких температурах. Ученые пришли к выводу, что деформация играет решающую роль в генерации поляризованного света при комнатной температуре.

Затем они изготовили установку для проведения изгибов, на которую поместили устройство из дисульфида вольфрама на пластиковой подложке. С помощью изгибающей ступени они деформировали материал, подавая электрический ток в том же направлении, что и направление деформации, и генерируя долинно-поляризованный свет при комнатной температуре. При приложении электрического поля к материалу хиральный свет переключается с движения в одном направлении на движение в противоположном.

"Наше использование напряженных монослойных полупроводников является первой демонстрацией светоизлучающего устройство, которое может электрически генерировать и переключать право- и левосторонний циркулярно поляризованный свет при комнатной температуре", - говорит Тайши Такенобу, соавтор исследования.

Команда говорит, что этот прорыв может привести к созданию более мощных квантовых вычислительных устройств потребительского уровня. Дальнейшая работа будет направлена на оптимизацию системы для продвижения к этой возможности. 

Днем ранее стало известно, что  Австралийская компания компания Quantum Brilliance в содружестве с учеными Германии ведет разработку  компактных ускорителей квантовых вычислений размером с видеокарту.