16 февраля 2022

Создан материал, позволяющий сохранять квантовую информацию при комнатной температуре

prom.ua Нитрид бора в кристаллическое форме prom.ua

Двумерный материал, который можно использовать для хранения квантовой информации при комнатной температуре, определили исследователи из Кавендишской лаборатории Кембриджского университета в сотрудничестве с коллегами из Технологического университета Сиднея в Австралии, 11 февраля сообщают на сайте научно-технических новостей Phys.org.

Ученые установили, что двумерный материал, гексагональный нитрид бора, может излучать одиночные фотоны из дефектов атомного масштаба в своей структуре при комнатной температуре. Свет, излучаемый такими изолированными дефектами, дает информацию о квантовом свойстве — спине, что можно использовать для хранения квантовой информации, то есть этот материал может быть полезен для квантовых приложений.

Это открытие может помочь в создании масштабируемых квантовых сетей, построенных из двумерных материалов, которые могут работать при комнатной температуре. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Предполагается, что в недалеком будущем сети связи будут использовать отдельные фотоны для отправки сообщений по всему миру, что приведет к более безопасным глобальным коммуникационным технологиям.

Компьютеры, построенные на принципах квантовой механики, будут гораздо более мощными и более безопасными, чем современные. Но чтобы сделать такие сети, ученые должны разработать надежные методы генерации одиночных фотонов в качестве носителей информации в квантовых сетях.

Доктор Ханна Стерн из Кембриджской Кавендишской лаборатории, соавтор исследования, выполненного вместе с Цюши Гу и доктором Джоном Джарменом, поясняет:

«Мы можем передавать информацию из одного места в другое с помощью фотонов, но если мы собираемся построить настоящие квантовые сети, нам нужно посылать информацию, хранить ее и передавать куда-то еще. Нам нужны материалы, которые могут хранить квантовую информацию в течение определенного периода времени при комнатной температуре, но большинство современных материалов, которыми располагают разработчики таких сетей, сложны в изготовлении и хорошо работают только при низких температурах».

Исследователи обнаружили такие свойства у гексагонального нитрида бора, а именно дефекты, которые могут излучать одиночные фотоны. Это означает, что его можно использовать в квантовых системах. «Если мы сможем заставить его хранить квантовую информацию спина, то получим нужную платформу», — рассказала Стерн.

Исследователи обнаружили, что когда они освещали шестигранный образец нитрида бора лазером, они могли манипулировать спином или собственным угловым моментом дефектов и использовать их как способ хранения квантовой информации.

В своей статье исследователи пишут:

«Для более глубокого понимания микроскопической структуры и фотофизики этих дефектов потребуются дальнейшие экспериментальные и теоретические исследования. Несмотря на это, эти результаты раскрывают потенциал этих дефектов в качестве настраиваемого интерфейса спин-фотонов при комнатной температуре в двумерной материальной платформе».