Ученые ЮФУ сделали шаг к созданию устройств квантовой связи и квантовых компьютеров
Коллектив ученых ЮФУ впервые выявил эффект аномального поведения атомов вещества, осаждаемых на поверхность полупроводниковых подложек в присутствии атомов алюминия в условиях капельной эпитаксии. Это открывает путь к новым перспективным исследованиям наноструктурных веществ и позволяет продвинуться в области технологии создания устройств квантовой связи, которую практически невозможно взломать, и квантовых компьютеров, обладающих огромной вычислительной мощностью по сравнению с обычными компьютерами.
Исследование опубликовано в журнале Nanotechnology. «Капельная эпитаксия – это интересная методика технологии молекулярно-лучевой эпитаксии, когда вещества наращиваются друг на друга послойно», — рассказывает доцент Института нанотехнологий, электроники и приборостроения, руководитель проекта Максим Солодовник.
В ходе этого процесса первоначально формируются наноразмерные капли металла, которые затем, если в этом есть необходимость, выдерживаются в потоке молекул мышьяка или другого похожего элемента, что приводит к превращению капель в наноструктуры различного типа. Это позволяет контролировать структуру отдельных молекул и управлять ею.
«Такая технология очень перспективна для задач квантовых коммуникаций и вычислений. Приступая к исследованию, мы ожидали, что использование слоев с различным содержанием атомов алюминия (AlGaAs) позволит нам уменьшить размер молекул, как это происходит при обычной эпитаксии. Однако на практике мы обнаружили обратный эффект, что стало неожиданностью для нас – вещества, наслаиваясь, только увеличили объем структур», – продолжает Максим Солодовник.
Чтобы объяснить данный эффект, ученые разработали математическую модель на основе метода Монте-Карло, с помощью которой наблюдали за поведением атомов в условиях, максимально приближенных к экспериментальным. Суть метода заключается в том, что рассматриваемый процесс описывается математической моделью с использованием генератора случайных величин, модель многократно обсчитывается, на основе полученных данных вычисляются вероятностные характеристики.
«Детальное изучение протекающих процессов с помощью симуляций подтвердило, что в условиях капельной эпитаксии химическая активность атомов алюминия может проявлять себя иначе», – добавляет Сергей Балакирев, кандидат технических наук, ассистент ИНЭП ЮФУ, также принимающий участие в реализации проекта. Совокупность теоретических и экспериментальных данных позволила предложить физически обоснованное объяснение наблюдаемому эффекту.
«Обнаруженный эффект не только объясняет природу протекающих процессов на поверхности полупроводниковых подложек, но и дает возможность продвинуться в развитии эпитаксиальной технологии. Кроме того, в перспективе, данный эффект можно использовать как дополнительный управляющий параметр – ведь мы потенциально можем менять состав слоев, сохраняя при этом размер наноструктур», – заключает Максим Солодовник.
Эффект расширяет возможности управления свойствами наноструктур, поскольку изменение их состава и размера неизбежно приводит к изменению других параметров (например, длины волны поглощения или излучения). Исследование ученых ЮФУ позволяет продвинуться в области технологии создания устройств квантовой связи, которую практически невозможно взломать, и квантовых компьютеров, обладающих огромной вычислительной мощностью в ряде задач по сравнению с обычными компьютерами. Результаты получены в рамках проекта Российского научного фонда «Новые подходы в капельной эпитаксии наноструктур А3В5».
Автор — Дарья Терёхина
Telegram 
Дзен 
VK Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно