Ученые преобразовали квантовую информацию в световой сигнал

Команда специалистов Делфтского технического университета (Нидерланды) смогла превратить квантовую информацию — а именно, спин электрона — в предсказуемый световой сигнал при комнатной температуре, передает hightech.fm.

Соединение этих двух элементов — большой шаг вперед в квантовой коммуникации, которая открывает двери к производству больших скоплений кубитов, расположенных на одном чипе, которые могут взаимодействовать друг с другом даже в том случае, если расположены рядом. Именно это и требуется для создания функционального квантового компьютера.

«Для того чтобы использовать много кубитов разом, нужно соединить их между собой, и связь должна быть надежной, — объясняет Нодар Самхарадзе, ведущий автор статьи, опубликованной в Science. — Проблема в том, что для современных кубитов на кремниевом чипе такое возможно только в том случае, если они расположены рядом друг с другом. Это усложняет задачу увеличения числа кубитов».

Фотоны, однако, могут обеспечить связь на большем расстоянии, так что соединение электронного спина с фотоном открывает путь к переносу информации между кубитами, расположенными на разных концах чипа. Таким образом можно будет, теоретически, перестать волноваться о близком физическом соседстве кубитов.

Конструкция, предложенная нидерландскими физиками, состоит из двух компонентов: тончайшей серебряной нити и двухмерного материала дисульфида вольфрама. Присоединив нить к его поверхности толщиной всего 4 атома, ученые применили поляризованный свет, чтобы создать экситоны со специфическим направлением вращения.

Экситоны — это, фактически, электроны, которые сошли со своих орбит. Чтобы добиться этого, исследователи запустили электроны лазером на более широкую орбиту вокруг положительно заряженной дырки. Созданные таким образом экситоны стремятся вернуться в свое изначальное состояние. По возвращении на меньшую орбиту они испускают энергию в виде света, которая сопровождается вращением электромагнитного поля по или против часовой стрелки. Ее и использовали ученые для передачи информации, пишет Phys.org.

Новый метод измерения магнитных свойств электронов на поверхности квантовых материалов предложили специалисты Национальной лаборатории Ок-Ридж (США). Инновационная технология микроскопии способна обнаружить спин электрона в топологических диэлектриках.