Российские ученые из Южного федерального университета (ЮФУ) и Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» (НИУ ВШЭ) разработали новую технологию производства источников фотонов, которая является важным компонентом фотонных квантовых компьютеров.
Этот метод превосходит существующие аналоговые технологии, обеспечивая большую длину волны излучаемого света. Исследование проводилось в рамках молодежной лаборатории, созданной по инициативе национального проекта «Наука и университеты».
Ученые реализовали новый способ получения подложек для роста низкоплотных квантовых точек, и первые результаты показали, что удалось достигнуть длины волны до 1080 нм при температуре жидкого гелия, в то время как альтернативные методы обеспечивают длину волны лишь до 950 нм.
Это открывает перспективы для оптимизации разработки и расширения диапазона излучения таких квантовых точек, что будет способствовать развитию квантовых коммуникационных систем.
Сообщается, что источники одиночных и запутанных фотонов играют ключевую роль в квантовых вычислениях и безопасной передаче информации, обеспечивая полную защиту данных.
Создание источников света, излучающих одно или несколько фотонов, остается сложной задачей для ученых. Существующие методы часто дают в 1000 раз больше фотонов, чем требуется. Чтобы достичь желаемого результата, необходимо расположить единственную квантовую точку в активной области источника.
Особенно сложно получить такие точки, способные излучать в телекоммуникационных диапазонах O (~1,3 мкм) и C (~1,5 мкм), которые актуальны для современных оптоволоконных технологий и фотонных интегральных схем на основе кремния.
Одним из перспективных подходов к созданию таких структур является предварительное структурирование эпитаксиальной поверхности, где образуются углубления для роста квантовых точек.
Российские ученые разработали новый, более простой метод получения структурированных подложек. В основе их работы лежит идея, что удаление оксидной пленки на поверхности GaAs связано с взаимодействием ее компонентов с атомами галлия, которые образуются при термическом разложении подложки (GaAs).
Изменяя интенсивность этого взаимодействия, можно управлять морфологией углублений. Также путем регулировки температуры подложки, давления паров мышьяка и толщины оксидной пленки возможно воздействовать на размер, форму углублений и шероховатость поверхности, что открывает новые возможности для создания эффективных источников фотонов.
Структурированная поверхность способствует образованию квантовых точек в режимах, недоступных для обычных поверхностей.
При этом размер точек, связанный с длиной волны излучаемого света, может быть больше, чем в других методах, поскольку материал стремится заполнить сформированные ямки.
В 1994 году математик из Массачусетского технологического института, Питер Шор, разработал алгоритм для квантовых компьютеров. Квантовые компьютеры имеют потенциал выполнять вычисления, которые недоступны традиционным системам.
Необходимо отметить, что существует ещё неопределённость относительно физических систем, которые будут использоваться для создания квантовых бит. Исследователи проводят эксперименты с фотонами, атомами, ионами и электронами в сверхпроводящих материалах, что ведется на международной арене.
В России в 2020 году была утверждена дорожная карта, направленная на развитие области квантовых вычислений, одной из целей которой является создание к 2024 году квантового вычислителя с не менее чем 50 кубитами.
В декабре 2024 года сотрудники МГУ объявили о создании первого в России прототипа 50-кубитного квантового вычислителя. Эта работа проводилась на физическом факультете университета совместно с Российским квантовым центром.
В свете текущих событий, такие технологии, как искусственный интеллект, также становятся важной частью многих отраслей, включая производство и военные технологии.
Недавние отчеты сообщают о поставке первых российских дронов-камикадзе с ИИ. Кроме того, важные игроки на рынке, такие как Samsung Electronics, сокращают инвестиции в производство чипов, что также сказывается на целом ряде технологий и идей в области высоких технологий.
