Ученые превратили свет в жидкость ради улучшения работы квантовых компьютеров
Ученые обнаружили, что электроэнергия, превращенная в "жидкий свет", заставит квантовые компьютеры работать при комнатной температуре.
Большинство квантовых компьютеров способны работать лишь при температуре ниже -200°C, а любое повышение приводит к неминуемому разрушению кубитов и сбоям при вычислениях, поэтому оборудование охлаждают примерно до -270°C при помощи жидкого гелия или азота. В теории, если хрупкие электроны заменить экситонными поляритонами (квазичастицами, состоящими из света из материи, их еще называют "жидким светом", — ред.), то в итоге "жидкий свет" сможет переносить электроэнергию через микросхемы любого электронного устройства и выступать носителем информации.
Команда ученых во главе с Алексеем Кавонкиным, профессором университета Саутгемптона, создала платформу для квантовых вычислений и специальный поляритонный лазер, который делает возможным создание кубитов путем так называемой бозе-эйнштейновской конденсации при комнатной температуре. Для этого необходимо лишь облучить лазером искусственные полые структуры из полупроводников.
Недавно же Алексею Кавокину и его коллегам впервые удалось экспериментально наблюдать, как конденсат Бозе-Эйнштейна (агрегатное состояние вещества, основу которого составляют бозоны, охлажденные до температур, близких к абсолютному нулю. В таком состоянии большинство атомов оказывается в своих минимально возможных квантовых состояниях и квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне, — Википедия) образуется в самом тонком полупроводнике в мире — атомарно тонком кристалле диселенида молибдена (MoSe2). Благодаря этому устройство под названием Polariton позволят обрабатывать огромные потоки данных со скоростью, близкой к скорости света.
"Локализация света в таком тонком слое была достигнута впервые. Это исследование может привести к изобретению новых типов лазеров на основе двумерных кристаллов, позволяющих создавать кубиты — квантовые транзисторы, которые лежат в основе квантового компьютера, работающего на "жидком свете", — объяснил Кавокин в статье, которую цитирует EurekAlert.
Он добавил, что квантовые компьютеры называют "атомной бомбой 21 века" из-за огромных перспектив. Новые устройства для вычислений открывают возможность не только совершать научные открытия, но также проводить мощные хакерские атаки и взламывать любые коды. Поэтому сейчас физикам нужно сосредоточиться как на вычислительной мощи, так и на квантовой криптографической защите.
В то же время, создание "жидкого света" при комнатной температуре может привести к интересным открытиям в электронике, медицине, хранении данных и многих других областях. В 2016 году в Кембриджском университете уже создали поляритонный переключатель, способный передавать электрооптические сигналы с высокой скоростью. Это устройство на основе "жидкого света" может преодолеть физические и технические ограничения, с которыми сталкиваются современные транзисторные микросхемы.
Существует вероятность, что "жидкий свет" можно сохранять для использования в будущем — современные батареи не могут долго хранить большое количество энергии. Исследователи из Института CNR и Политехнического института Монреаля также предполагают, что технология жидкого света может привести к разработке более совершенных и эффективных версий лазерного оборудования, компьютеров, солнечных панелей и электронных устройств на основе светодиодов.