Группа физиков из России и США в ходе совместных работ создали квантовое устройство, позволяющее передавать информацию с помощью света. Данная разработка может приблизить создание квантовых компьютеров.
Работы по созданию квантовых компьютеров ведутся относительно давно.
Работы по созданию квантовых компьютеров ведутся относительно давно.
Их преимуществом - правда, пока только в теории - является сверхвысокая скорость обработки информации, которая должна позволить им в будущем решать задачи, непосильные для современных суперкомпьютеров.
В квантовых устройствах, создаваемых методами нанофотоники (одной из областей нанотехнологий) информация передается квантами света - фотонами. Задачей специалистов Физического института им. П.Н. Лебедева РАН и Гарвардского университета было создание устройства, использующего этот принцип работы.
Основой нового устройства стал так называемый искусственный атом - структура, не существующая в природе, но схожая по своим свойствам с обычными атомами. Преимущество этих рукотворных объектов в том, что из-за своих больших размеров они сильнее взаимодействуют с электромагнитным излучением, что позволяет применять их в качестве основы для запоминающих устройств.
Искусственные атомы в силу своих свойств обладают "памятью" с длительным временем хранения - порядка секунды. Для логических элементов будущих компьютеров это достаточно большое время, поскольку операции с помощью таких квантовых объектов могут быть совершены за микросекунды, поясняют ученые.
Созданное учеными устройство представляет собой кремниевый чип с искусственным атомом, роль которого сыграл кристалл алмаза размером 50 на 50 нанометров. При этом кристалл содержит так называемый центр окраски - место, где один из атомов углерода замещен атомом азота. Искусственный атом размещается на серебряной проволоке диаметром 100 нанометров, скомбинированной с проводящим свет диэлектрическим волноводом.
По словам старшего научного сотрудника лаборатории оптики активных сред ФИАН Алексея Акимова, такая проволока обладает тем преимуществом, что фотон в ней движется направленно, и его можно "переслать" в волновод. Последний, в свою очередь, можно соединить с обычным оптическим волокном.
В ходе эксперимента центр окраски освещался лучом лазера, что приводило к испусканию одиночного фотона, попадавшего в проволочку и далее в волновод. И, как полагают ученые, им удалось создать работающий интерфейс для передачи информации между квантовыми объектами с помощью света.
"Получился реальный прибор на одном искусственном атоме - интегрированный чип с волоконным выходом. Нам удается достаточно стабильно и повторяемо получать работающие образцы. Пока мы ловим не 100% излучаемых фотонов, а только 60%, но и никто пока не может собирать больше. Ограничение это не фундаментальное, а технологическое, в принципе ясны пути, как его преодолеть".
Как отмечают ученые, результаты их работ ведут к созданию целого ряда приборов, связанных с передачей квантовой информации. В простейшем случае это отдельная ячейка памяти, а в более сложном - новые технологии для линий связи, логические элементы и квантовые компьютеры.
В квантовых устройствах, создаваемых методами нанофотоники (одной из областей нанотехнологий) информация передается квантами света - фотонами. Задачей специалистов Физического института им. П.Н. Лебедева РАН и Гарвардского университета было создание устройства, использующего этот принцип работы.
Основой нового устройства стал так называемый искусственный атом - структура, не существующая в природе, но схожая по своим свойствам с обычными атомами. Преимущество этих рукотворных объектов в том, что из-за своих больших размеров они сильнее взаимодействуют с электромагнитным излучением, что позволяет применять их в качестве основы для запоминающих устройств.
Искусственные атомы в силу своих свойств обладают "памятью" с длительным временем хранения - порядка секунды. Для логических элементов будущих компьютеров это достаточно большое время, поскольку операции с помощью таких квантовых объектов могут быть совершены за микросекунды, поясняют ученые.
Созданное учеными устройство представляет собой кремниевый чип с искусственным атомом, роль которого сыграл кристалл алмаза размером 50 на 50 нанометров. При этом кристалл содержит так называемый центр окраски - место, где один из атомов углерода замещен атомом азота. Искусственный атом размещается на серебряной проволоке диаметром 100 нанометров, скомбинированной с проводящим свет диэлектрическим волноводом.
По словам старшего научного сотрудника лаборатории оптики активных сред ФИАН Алексея Акимова, такая проволока обладает тем преимуществом, что фотон в ней движется направленно, и его можно "переслать" в волновод. Последний, в свою очередь, можно соединить с обычным оптическим волокном.
В ходе эксперимента центр окраски освещался лучом лазера, что приводило к испусканию одиночного фотона, попадавшего в проволочку и далее в волновод. И, как полагают ученые, им удалось создать работающий интерфейс для передачи информации между квантовыми объектами с помощью света.
"Получился реальный прибор на одном искусственном атоме - интегрированный чип с волоконным выходом. Нам удается достаточно стабильно и повторяемо получать работающие образцы. Пока мы ловим не 100% излучаемых фотонов, а только 60%, но и никто пока не может собирать больше. Ограничение это не фундаментальное, а технологическое, в принципе ясны пути, как его преодолеть".
Как отмечают ученые, результаты их работ ведут к созданию целого ряда приборов, связанных с передачей квантовой информации. В простейшем случае это отдельная ячейка памяти, а в более сложном - новые технологии для линий связи, логические элементы и квантовые компьютеры.
Обсуждения Основа квантового компьютера