В Ростове ученые разработали способ получения одиночных квантовых точек для систем квантового интернета

Доцент кафедры нанотехнологий и микросистемной техники Института нанотехнологий ЮФУ Сергей Балакирев. Фото: предоставлены пресс-службой ЮФУ

В Ростове сотрудникам института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета под руководством доцента Максима Солодовника удалось разработать инновационную методику, основанную на двухэтапном воздействии потока мышьяка на капли индия, которая позволяет обеспечить одновременно низкую плотность и малый размер при формировании квантовых точек.

Эта методика позволит изменить традиционные системы вычислений и телекоммуникаций. Они будут заменены квантовыми.

Это означает, что системы будут невероятно быстрыми и неуязвимыми для взломщиков: квантовые компьютеры, объединенные сетями квантовой связи, будут представлять собой новую всемирную паутину - квантовый интернет.

- Несмотря на колоссальные скорости вычислений современных компьютеров, они оказываются на порядки ниже, чем потенциальные скорости квантовых вычислений, которые дают возможность моделировать поведение сложных биологических и физических систем, например, для создания новых лекарственных препаратов или проектирования масштабных нейронных сетей. Кроме того, квантовые компьютеры способны взламывать современные криптографические системы и перехватывать защищенные сигналы, в ответ на что требуется своевременная разработка принципиально невзламываемых каналов квантовой связи. Эти же каналы связи вместе с системами квантовой памяти нужны для объединения квантовых компьютеров в единые сети, - пояснил доцент кафедры нанотехнологий и микросистемной техники Института нанотехнологий ЮФУ Сергей Балакирев.

За этим открытием стояла большая и сложная работа.

- Нам понадобилось провести много, как нам казалось, безуспешных экспериментов, прежде чем мы научились управлять эффектом распада капель под влиянием ультрамалого потока мышьяка. Теперь мы можем задавать требуемую плотность квантовых точек, а затем регулировать их размер, определяющий характеристики будущего излучателя фотонов. Благодаря этому повышается точность и скорость передачи сигнала по квантовому каналу. Также важно, что наша методика лежит в рамках традиционной полупроводниковой технологии, что упрощает переход к серийному производству и масштабированию квантовых систем, - отметил Сергей Балакирев.

Сотрудники института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета. Фото: предоставлены пресс-службой ЮФУ

Для реализации эксперимента ученые использовали сверхвысоковакуумную установку, в которой путем нагрева источников с ультрачистыми материалами на подложку наносится заданное число атомов (индия и мышьяка), впоследствии организующихся в квантовые точки, обладающие требуемыми оптическими свойствами.

Данное исследование поможет продвинуть научное сообщество в сторону реализации высокоэффективных источников одиночных и запутанных фотонов, реализованных на основе изолированных одиночных квантовых точек в высокоэффективных источниках одиночных и запутанных фотонов, реализованных на основе изолированных одиночных квантовых точек в рамках традиционной полупроводниковой технологии.