Международная группа физиков впервые экспериментально показала, как в тончайшей одноатомной пленке кристалла-полупроводника формируется конденсат Бозе — Эйнштейна. Открытие поможет создать новые типы лазеров, способные производить кубиты — главные составные элементы квантовых компьютеров будущего. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Materials.
Идея создания квантовых компьютеров — мощнейших вычислительных машин, работающих по законам квантового мира и способных решать многие задачи эффективнее самых производительных суперкомпьютеров, — давно завладела умами ученых и специалистов IT-корпораций. Подобные разработки ведутся, например, в Google и IBM, однако многие такие проекты требуют использования криостатов — резервуаров с жидким азотом или сжатым гелием, внутри которых квантовые процессоры охлаждаются до температуры ниже -270 °C. Столь низкая температура нужна для сохранения эффекта сверхпроводимости, который необходим для работы квантовых компьютеров.
Однако ученые не оставляют попыток создать квантовые компьютеры, оперирующие в более практичных условиях. Так, к примеру группа исследователей разработала поляритонный лазер, использующий принцип бозе-эйнштейновской конденсации экситонных поляритонов при комнатной температуре. Он позволяет методом лазерного облучения микрорезонаторов создавать кубиты — базовые элементы квантовых компьютеров.
В новом исследовании ученым из Вюрцбургского университета, Калифорнийского университета в Мерседа, Университета Вестлейка (Китай), Университета штата Аризона, Национального Института материаловедения (Япония) и Санкт-Петербургского государственного университета удалось впервые экспериментально наблюдать, как в самом тонком в мире полупроводнике — тончайшем слое кристалла диселенида молибдена (MoSe2) толщиной всего в один атом — формируется конденсат Бозе — Эйнштейна, то есть десятки тысяч квантов «жидкого света», точное имя которых — экситонные поляритоны. Эти частицы обладают свойствами как света, так и обычных материальных частиц, и их можно использовать в качестве носителей информации. То есть вместо электронов по микросхемам любых электронных устройств может бегать электрически нейтральная светожидкость. Поляритонные приборы позволят обрабатывать огромные потоки информации со скоростью, близкой к скорости света.
«Конденсат Бозе — Эйнштейна был получен в полупроводниковом микрорезонаторе, содержащем слой нового кристаллического материала диселенида молибдена толщиной в один атом. Локализация света в слое такой малой толщины была достигнута впервые, — рассказал об открытии один из исследователей, руководитель лаборатории оптики спина СПбГУ Алексей Кавокин. — В результате этого исследования могут быть созданы новые типы лазеров, основанные на двумерных кристаллах, позволяющие создавать кубиты — квантовые транзисторы, основу квантового компьютера, работающего на светожидкости».
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
