Как появились первые квантовые источники света

Ученым удалось расположить световые источники на материале, чьи тонкие слои составляют всего пару нанометров. Это достижение поможет продвинуться в квантовых исследованиях.

Квантовый источник света

Традиционно в качестве носителей информации в квантовом компьютере (а именно в чипе) используются электроны. В теории более быстрым способом передачи сигналов могли бы быть фотоны: их скорость передвижения равна скорости света. Тем не менее, практически применять кванты света для того, чтобы передавать информацию, довольно сложно в связи с трудностями, связанными с точностью сигналов и количеством частиц, которые вылетают за единицу времени.

Решение проблемы

Возможное решение было представлено учеными из университета Мюнхена (Германия), которые совместными усилиями со специалистами из других стран попытались создать невероятно тонкий источник света. Эксперты поместили данный источник на поверхность с невероятно высокой точностью. Однако вопрос контроля встал и перед специалистами этого исследования. Создание квантовых источников света возможно и в обычном трехмерном материале (алмазе, кремнии), правда, точность помещения источника в их структуру оставляет желать лучшего.

Реализация

Основой (исходным материалом) для источника был полупроводниковый дисульфид молибдена, толщина слоя, который наносили исследователи составлял около трех атомов. Облучая его ионами гелия, ученые рандомно уничтожали некоторые атомы серы или молибдена, в связи с чем образовывалось нарушение структуры.

Происходило это за счет того, что гелий был сфокусирован на определенном небольшом участке поверхности (около нанометра). В виде образовавшегося дефекта выступает своеобразная ловушка для таких квазичастиц, как экситоны. Данные частицы объединяют электроны и дыру и испускают частицы света, когда сквозь них проводят электрический ток.

Теоретическое описание энергетических состояний, которые наблюдаются в дефектах, были представлены учеными в специальной модели. В дальнейшем специалисты планируют приступить к созданию более сложны картин источников света.

Значение исследования

Неоспоримым плюсом проведенного исследования стала возможность применять такой квантовый источник света как в теории, так и на практике. Всем квантовым источникам света присущи одинаковые дефекты в материале, в теории их не отличить один от другого, благодаря этому могут производиться квантовые вычисления (источники приобретают квантовую запутанность).

Кроме того, авторами исследования приводится утверждение, что в связи с высокой чувствительность созданных световых источников они могут быть использованы в качестве основы квантового датчика смартфона, а также при разработке безопасной технологии шифрования передаваемых данных.

Фото: news.sputnik.ru