
Специалисты ведущих российских научных центров — ЮФУ и НИУ ВШЭ — совершили прорыв в разработке инновационной технологии создания фотонных источников. Эта передовая разработка значительно упрощает производство ключевых элементов фотонных квантовых компьютеров, демонстрируя при этом улучшенные показатели длины волны излучаемого света.
Источник квантового света
Талантливые исследователи из Передовой инженерной школы ЮФУ совместно с коллегами из НИУ ВШЭ Санкт-Петербурга успешно разработали инновационный метод создания подложек для выращивания низкоплотных квантовых точек. Это достижение открывает новые горизонты в развитии квантовых технологий.
Разработанная технология найдет применение в передовых системах квантовых коммуникаций, обеспечивая абсолютную защиту передаваемой информации на всех этапах.
Максим Солодовник, ведущий научный сотрудник дивизиона «Электроника» и руководитель молодежной лаборатории ЮФУ, с воодушевлением делится результатами: «Наши первые эксперименты продемонстрировали возможность получения точек с излучением света на длине волны до 1080 нм при температуре жидкого гелия. Это существенно превосходит показатели других методик, ограниченных уровнем 950 нм. Мы уверены, что дальнейшая оптимизация метода позволит достичь О-диапазона излучения».
Исследование проводится в рамках перспективного национального проекта «Наука и университеты» при поддержке федеральной программы «Передовые инженерные школы».
Отличие метода от существующих альтернатив
В основе квантовых коммуникационных систем и вычислительных процессов лежат источники одиночных и запутанных фотонов. Они являются фундаментальным элементом этих передовых технологий.
Традиционные методы сталкиваются с серьезными ограничениями при попытке создать источник, способный излучать единичные фотоны или их пары. Стандартные подходы приводят к избыточной генерации фотонов, превышающей необходимое количество в сотни или даже тысячи раз. Задача усложняется при необходимости получения излучения в телекоммуникационных диапазонах О и С, совместимых с современными оптоволоконными системами.
Существующие подходы основываются на предварительном структурировании эпитаксиальной поверхности путем формирования специальных углублений для роста квантовых точек. Российские ученые предложили более эффективное решение этой задачи.
«Наша команда разработала принципиально новый метод создания структурированных подложек. Мы обнаружили, что управляя процессом взаимодействия компонентов оксидной пленки с атомами галлия при термическом разложении подложки, можно точно контролировать параметры формирующейся морфологии», — поясняет Солодовник.
Инновационный подход обеспечивает увеличенную длину волны излучаемого света
Технология позволяет тонко настраивать параметры создаваемых структур путем регулировки температуры подложки, давления паров мышьяка и толщины оксидной пленки. Такой подход открывает возможности для формирования квантовых точек в режимах, недоступных при использовании стандартных поверхностей.
Благодаря естественному стремлению материала заполнять сформированные углубления, удается получать квантовые точки большего размера, что напрямую влияет на увеличение длины волны излучаемого света.
Российские планы на создание квантового компьютера
История квантовых вычислений берет начало в 1994 году, когда американский математик Питер Шор разработал революционный алгоритм для квантовых компьютеров.
Квантовые компьютеры открывают беспрецедентные возможности для решения задач, недоступных классическим вычислительным системам. Сегодня ученые всего мира исследуют различные физические системы для создания квантовых битов — от фотонов и атомов до сверхпроводящих электронных систем.
В рамках государственной программы развития квантовых вычислений, принятой в 2020 году, Россия уверенно движется к созданию мощного квантового вычислителя. Значительный успех уже достигнут учеными физического факультета МГУ и Российского квантового центра, создавшими первый отечественный прототип 50-кубитного квантового вычислителя.
Источник: www.cnews.ru