Поделиться
В России создали новый способ получения подложек для квантовых компьютеров
Российские ученые из ЮФУ и НИУ ВШЭ разработали новую, более простую, чем аналоги, технологию создания источников фотонов. Это ключевой элемент фотонного квантового компьютера. Длина волны излучаемого света тоже превышает показатели, демонстрируемые при применении альтернативных методов.
Источник квантового света
Ученые Передовой инженерной школы ЮФУ и НИУ ВШЭ – Санкт-Петербург нашли новый способ получения подложек для роста низкоплотных квантовых точек, сообщила пресс-служба ЮФУ на сайте вуза.
Такие источники квантового света используются в системах квантовых коммуникаций (вычислений и связи), которые обеспечивают 100% защиту передаваемой информации.
«Первые эксперименты показали, что мы можем получать точки, испускающие свет на длине волны до 1080 нм при температуре жидкого гелия, в то время как альтернативные методики обеспечивают длину волны на уровне 950 нм. Мы считаем, что оптимизация предложенного подхода, а также использование имеющихся в эпитаксиальной технологии инструментов, позволят в дальнейшем сдвинуть диапазон излучения таких квантовых точек, как минимум, в О-диапазон», — сказал ведущий научный сотрудник дивизиона «Электроника» Передовой инженерной школы ЮФУ, руководитель молодежной лаборатории Максим Солодовник.
Работа исследователей ведется в молодежной лаборатории, созданной в рамках национального проекта «Наука и университеты» и поддержанной федеральным проектом «Передовые инженерные школы».
Отличие метода от существующих альтернатив
Источники одиночных и запутанных фотонов являются ключевым элементом систем квантовых коммуникаций и квантовых вычислений с использованием фотонов.
Существующими методами довольно сложно, по словам ученых, сделать так, чтобы источник мог излучать свет по одному фотону или по паре фотонов — обычно их в 100 - тысячу раз больше. Для этого нужно, чтобы в его активной области была только одна квантовая точка. Но еще сложнее получить такую точку, которая излучала бы в телекоммуникационных диапазонах О (~1,3 мкм) и С (~1,5 мкм), совместимых с современной оптоволоконной технологией и фотонными интегральными схемами на основе кремния.
Одним из перспективных способов получения таких структур является предварительное структурирование эпитаксиальной поверхности путем создания на ней углублений, в которых происходит зарождение и рост квантовых точек. Российские ученые предложили более простой подход к решению задачи.
«Нашим исследовательским коллективом предложен новый и относительно простой метод получения таких структурированных подложек. В основу работы легла идея о том, что если удаление оксидной пленки на поверхности GaAs определяется взаимодействием ее компонентов с атомами галлия, высвобождающимся в ходе термического разложения (фактически – травления) материала подложки (GaAs), то, модулируя интенсивность этих процессов, можно управлять параметрами результирующей морфологии, в том числе образующихся углублений», — рассказал Солодовник.
Изменяя температуру подложки, давление паров мышьяка, а также толщину оксидной пленки, можно регулировать размер и форму создаваемых углублений, а также шероховатость поверхности, говорится в описании технологии. Такая структурированная поверхность позволяет получать квантовые точки в режимах, при которых на «обычной» поверхности они не образуются.
А поскольку материал стремится заполнить сформированные ямки, то и размер таких точек, с которым связана длина волны излучаемого света, может быть больше, чем в альтернативных методиках.
Российские планы на создание квантового компьютера
Алгоритм для квантовых компьютеров разработал в 1994 г. американский математик и профессор Массачусетского технологического института Питер Шор (Peter Shore).
Квантовые компьютеры смогут выполнять множество вычислений, которые невозможны с помощью обычного компьютера. До сих пор неясно, какая физическая система будет составлять квантовые биты в квантовом компьютере. Одни ученые испытывают фотоны, другие - атомы или ионы, третьи — электроны в сверхпроводящем материале. Исследования и разработки ведутся на всех этих платформах по всему миру.
Дорожная карта развития высокотехнологичной области «Квантовые вычисления», утвержденная Правительством России в 2020 г. ставила в качестве одной из целей создание до конца 2024 г. квантового вычислителя мощностью не менее 50 кубитов. В декабре 2024 г. представители МГУ сообщили CNews о создании учеными физического факультета университета и Российского квантового центра первого в России прототип 50-кубитного квантового вычислителя.
Короткая ссылка
