В ЮФУ разработали способ получения одиночных квантовых точек для систем квантового интернета
Ученым Института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета удалось разработать инновационную методику, основанную на двухэтапном воздействии потока мышьяка на капли индия, которая позволяет обеспечить одновременно низкую плотность и малый размер при формировании квантовых точек.
В очень скором будущем традиционные системы вычислений и телекоммуникаций будут заменены квантовыми. С точки зрения физики это означает применение эффектов, открытых буквально в последнее столетие: квантование энергии электронов, запутывание фотонов, суперпозиция состояний частиц и другое. С практической точки зрения важно то, что такие системы будут невероятно быстрыми и неуязвимыми для взломщиков: квантовые компьютеры, объединенные сетями квантовой связи, будут представлять собой новую всемирную паутину — квантовый интернет.
«Несмотря на колоссальные скорости вычислений современных компьютеров, они оказываются на порядки ниже, чем потенциальные скорости квантовых вычислений, которые дают возможность моделировать поведение сложных биологических и физических систем, например, для создания новых лекарственных препаратов или проектирования масштабных нейронных сетей.
Кроме того, квантовые компьютеры способны взламывать современные криптографические системы и перехватывать защищенные сигналы, в ответ на что требуется своевременная разработка принципиально невзламываемых каналов квантовой связи. Эти же каналы связи, вместе с системами квантовой памяти, нужны для объединения квантовых компьютеров в единые сети», — пояснил доцент кафедры нанотехнологий и микросистемной техники Института нанотехнологий, электроники и приборостроения ЮФУ Сергей Балакирев.
По словам ученых, в качестве базовых элементов передаваемых сигналов и единиц квантовой информации служат одиночные и так называемые запутанные фотоны, для генерации которых требуются соответствующие высокотехнологичные излучатели. Изготовить их возможно на основе квантовых точек — фрагментов полупроводникового материала с линейным размером в несколько нанометров.Однако получить квантовые точки такого малого размера удается при условиях, при которых их поверхностная плотность очень высока, то есть они расположены очень близко друг к другу. Для применения же в технологиях квантовой обработки информации нужны одиночные квантовые точки, которые можно изолировать и использовать каждую в отдельном устройстве.
Ученым Института нанотехнологий, электроники и приборостроения ЮФУ удалось разработать инновационную методику формирования квантовых точек, которая позволяет обеспечить одновременно и их низкую плотность, и малый размер. «Нам понадобилось провести много, как нам казалось, безуспешных экспериментов, прежде чем мы научились управлять эффектом распада капель под влиянием ультрамалого потока мышьяка.
Теперь мы можем задавать требуемую плотность квантовых точек, а затем регулировать их размер, определяющий характеристики будущего излучателя фотонов. Благодаря этому повышается точность и скорость передачи сигнала по квантовому каналу. Также важно, что наша методика лежит в рамках традиционной полупроводниковой технологии, что упрощает переход к серийному производству и масштабированию квантовых систем», — отметил Сергей Балакирев.
Для реализации эксперимента ученые использовали сверхвысоковакуумную установку, в которой путем нагрева источников с ультрачистыми материалами на подложку наносится заданное число атомов (индия и мышьяка), впоследствии организующихся в квантовые точки, обладающие требуемыми оптическими свойствами.
Ученые поясняют, что их методика основана на двухэтапном воздействии потока мышьяка на капли индия, в результате которого низкоплотные капли повышенного размера трансформируются в полупроводниковые квантовые точки арсенида индия требуемого (малого) размера. Это исследование поможет продвинуть научное сообщество в сторону реализации высокоэффективных источников одиночных и запутанных фотонов, реализованных на основе изолированных одиночных квантовых точек в рамках традиционной полупроводниковой технологии.
«Мы понимаем, что несмотря на достигнутый успех впереди еще много работы, связанной с отработкой технологических режимов, позволяющих достичь совокупности оптимальных оптических характеристик структур с квантовыми точками, чем и планируем заниматься в дальнейшем», — подчеркнул Сергей Балакирев. Исследование проведено при поддержке Российского научного фонда и под руководством доцента Максима Солодовник. Первые результаты уже опубликованы в журнале Applied Surface Science, который входит в первую двадцатку лучших журналов в мире в области материаловедения, покрытий и пленок.
Telegram 
Дзен 
VK Превратив почти 30 лет наблюдений за сверхмассивной черной дырой в видео, астрономы выяснили, что яркие участки в джете движутся совсем не так, как считалось раньше.
«Яндекс» выложил в открытый доступ Alice AI Search Pretrain — свою компактную языковую модель, обученную с нуля. Она обладает обширными знаниями и способна быстро давать содержательные ответы даже при большом количестве запросов.
Британские ученые обнаружили, что кофеин активирует древний молекулярный регулятор метаболизма — систему AMPK. Этот механизм регулирует устойчивость клеток к стрессу, ремонт ДНК и контроль роста. Открытие объяснило, почему кофеин связывают с более здоровым старением.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Особо чистый германий — полупроводниковый материал с минимальным содержанием примесей, который активно используют в ядерной физике, медицине и оборонной промышленности. Российские ученые предложили новую технологию, позволяющую получить монокристаллы германия особой чистоты.
Современная космология до недавнего времени опиралась на так называемый космологический принцип, по которому у Вселенной нет какого-то выделенного направления. И наблюдатель в любой ее точке должен видеть однородную в этом смысле картину. Астроном из Северокавказской астрофизической обсерватории показал, что это не так даже для очень древней Вселенной.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
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