Случайный дефект приоткрыл путь к доступным квантовым процессорам

Учёные из Нагойского университета открыли возможность наблюдения квантовых явлений при комнатной температуре в обычных условиях, что может привести к прорыву в квантовых вычислениях. К открытию привело несовершенство производства материалов для опытов, когда дефекты оказались важнее качественного сырья.

Источник изображения: Nagoya University Takenobu Lab

На самом деле, противоречия в этом нет. Дефекты в атомных и кристаллических структурах давно стали целью исследований при изучении квантовых явлений. Открытие японских учёных полностью ложится в такую стратегию, хотя в данном случае элемент случайности повлёк за собой массу интересных наблюдений.

Исследователи изучали явления переноса состояния электронов на фотоны на слое дисульфида вольфрама на пластиковой подложке. Для наблюдения процессов материал охлаждался до температуры -193 °C. Пока шло охлаждение, выяснилось, что на отдельных участках подложки поток электронов (электрический ток) мог формировать так называемое долинное циркулярно-поляризованное излучение фотонов при более высоких температурах.

Уточним, направление движения электронов, чем управляет приложенное электромагнитное поле, способно генерировать круговую поляризацию света либо в одну сторону, либо в другую. Это фактически кодирование информации в состоянии фотонов с помощью тока для дальнейшего участия в квантовых вычислениях. В дефектах подложек такое кодирование оказалось возможным при обычных температурах и без использования сильных магнитных полей.

После обнаружения эффекта учёные целенаправленно изучили явление при комнатной температуре в искусственно вызываемых дефектах. Они специально сгибали подложки и изучали процессы в этих местах. На таких участках всегда возникали электрические токи в направлении деформации. Эти токи, в свою очередь, генерировали долинно-поляризованный свет, и всё это происходило при комнатной температуре, а направление поляризации изменялось простым приложением электрического поля.

Материалы исследования опубликованы в журнале Advanced Materials. Дальнейшая работа будет направлена на оптимизацию структуры и системы, чтобы ещё дальше продвинуться по пути к квантовым вычислениям.