Кубиты, которые работают при комнатной температуре

Основанные на дефектах квантовые системы в широкозонных полупроводниках являются сильными кандидатами для масштабируемых квантово-информационных технологий.

Ученые из НИТУ «МИСиС» (Россия) вместе с коллегами из Швеции, Венгрии и США нашли способ изготовления стабильных кубитов, которые работают при комнатной температуре, в отличие от большинства существующих аналогов. Это открывает новые перспективы для создания квантового компьютера. Более того, результаты исследований уже могут быть использованы для создания высокоточных магнитометров, биосенсоров и новых квантовых интернет-технологий. Статья опубликована в Nature Communications.

Новые перспективы для создания квантового компьютера

Квантовый бит (кубит) является наименьшей единицей хранения информации в квантовых системах, аналогичных хорошо известным битам в классических вычислительных процессах. Пока что созданы только прототипы квантового компьютера, но ученые сходятся во мнении, что в будущем такой компьютер будет обладать невероятными вычислительными возможностями. В то же время, квантовые технологии уже используются в ряде областей, таких как ультра-безопасные линии связи.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Одной из главных проблем является неустойчивость кубитов и чрезвычайно низкие температурные условия, необходимые для их эксплуатации. В настоящее время наиболее популярными типами кубитов являются сверхпроводящие материалы или отдельные атомы. И первый, и второй существуют только при крайне низких температурах, что требует огромных затрат на постоянное охлаждение системы. Полупроводниковые материалы могут стать перспективным аналогом. Например, известно, что кубит может быть создан на точечном дефекте в решетке алмаза. Дефект возникает из-за замещения одного атома углерода (C) атомом азота (N), с дефектом, вакансией (V) поблизости. Уже было доказано, что такой кубит будет успешно работать при комнатной температуре.

Ученые из НИТУ «МИСиС» (Россия) и Университета Линчепинга (Швеция) вместе с коллегами из Венгрии и США нашли способ изготовления стабильных полупроводниковых кубитов с использованием другого материала, карбида кремния (SiC). Это намного проще и экономичнее по сравнению с алмазом. SiC уже рассматривался как перспективный материал для создания кубитов, но иногда такие кубиты сразу деградируют при комнатной температуре. Следовательно, ученые стремились выяснить структурную модификацию, которая обеспечила бы стабильную работу кубитов.

«Чтобы создать кубит, точечный дефект в кристаллической решетке возбуждается с помощью лазера, и когда испускается фотон, этот дефект начинает люминесцировать. Ранее было доказано, что при люминесценции SiC наблюдается шесть пиков, названных от PL1. до PL6, соответственно. Мы выяснили, что это связано с определенным дефектом, когда один «смещенный» атомный слой, называемый дефектом упаковки, появляется вблизи двух вакантных позиций в решетке», - говорит профессор Игорь Абрикосов из Университета Линчепинга.

Теперь, когда известно, какая структурная особенность заставит кубиты SiC работать при комнатной температуре, эта особенность может быть создана искусственно, например, посредством химического осаждения из паровой фазы. Это развитие открывает новые перспективы для создания квантового компьютера, способного работать при комнатной температуре. Более того, по словам ученых, результаты уже могут быть использованы для создания высокоточных магнитометров, биосенсоров и новых квантовых интернет-технологий. опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet