• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
24.02.2022
ЮФУ
1 145

В ЮФУ разработали способ получения одиночных квантовых точек для систем квантового интернета

4.7

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 ЮФУ разработали способ получения одиночных квантовых точек для систем квантового интернета / ©Пресс-служба ЮФУ / Автор: Pinaria Caprarius

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Южный федеральный университет образован в рамках национального проекта "Образование" распоряжением Правительства Российской Федерации от 23 ноября 2006 года N1616-р (pdf) и приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 4 декабря 2006 года N1447 путем присоединения к Ростовскому государственному университету трех вузов: Таганрогского государственного радиотехнического университета, Ростовского государственного педагогического университета, Ростовской государственной академии архитектуры и искусств.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 15:12
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

9 часов назад
Мария Азарова

Ученые выявили генетическую мутацию, ответственную за напоминающий лакричные конфеты «салмиак» окрас шерсти, который недавно появился у домашних кошек в Финляндии.

Вчера, 11:00
НИУ ВШЭ

Исследователи Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ использовали технологии автоматического распознавания эмоций для изучения благотворительного поведения. В рамках эксперимента ученые показали 45 участникам исследования фотографии собак, нуждающихся в помощи, и предложили сделать пожертвования в их поддержку. Эмоциональные реакции на изображения определяли по мимической активности с помощью программы FaceReader. Оказалось, что чем сильнее участники испытывали грусть и гнев, тем больше денег они готовы были отдать в благотворительные фонды, при этом персональный уровень финансового благополучия не влиял на размер пожертвований.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

Позавчера, 15:12
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

24 мая
Полина Меньшова

Чрезмерный или неконтролируемый просмотр порноконтента, как правило, связан с особенностями психологического и эмоционального состояния человека. Какие именно факторы вызывают потребность в видео «для взрослых», объяснили специалисты из Австралии.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: