Випадковий дефект відкрив шлях до доступних квантових процесорів

17

Вчені з нагойського університету відкрили можливість спостереження квантових явищ при кімнатній температурі в звичайних умовах, що може призвести до прориву в квантових обчисленнях. До відкриття призвело недосконалість виробництва матеріалів для дослідів, коли дефекти виявилися важливішими за якісну сировину.

Насправді, протиріччя в цьому немає. Дефекти в атомних і кристалічних структурах давно стали метою досліджень при вивченні квантових явищ. Відкриття японських вчених повністю лягає в таку стратегію, хоча в даному випадку елемент випадковості спричинив за собою масу цікавих спостережень.

Дослідники вивчали явища перенесення стану електронів на фотони на шарі дисульфіду вольфраму на пластиковій підкладці. Для спостереження процесів матеріал охолоджувався до температури -193 °c. Поки йшло охолодження, з’ясувалося, що на окремих ділянках підкладки потік електронів (електричний струм) міг формувати так зване долинне циркулярно-поляризоване випромінювання фотонів при більш високих температурах.

Уточнимо, напрямок руху електронів, чим управляє прикладене електромагнітне поле, здатне генерувати кругову поляризацію світла або в одну сторону, або в іншу. Це фактично кодування інформації в стані фотонів за допомогою струму для подальшої участі в квантових обчисленнях. У дефектах підкладок таке кодування виявилося можливим при звичайних температурах і без використання сильних магнітних полів.

Після виявлення ефекту вчені цілеспрямовано вивчили явище при кімнатній температурі в штучно спричинених дефектах. Вони спеціально згинали підкладки і вивчали процеси в цих місцях. На таких ділянках завжди виникали електричні струми в напрямку деформації. Ці струми, у свою чергу, генерували долинно-поляризоване світло, і все це відбувалося при кімнатній температурі, а напрямок поляризації змінювався простим додатком електричного поля.

Матеріали дослідження опубліковані в журналі advanced materials. Подальша робота буде спрямована на оптимізацію структури і системи, щоб ще далі просунутися по шляху до квантових обчислень.