Ученые готовят революцию в киберпространстве: встречайте квантовые излучатели

Перспективы создания квантового интернета, который будет соединять квантовые компьютеры и обеспечивать высокоуровневую защиту передачи данных, кажутся захватывающими, однако это технологическое новшество накладывает серьезные технические требования. Для передачи квантовой информации необходимо работать с отдельными фотонами, в отличие от источников света, используемых в традиционных оптоволоконных сетях.

Для создания и манипулирования отдельными фотонами ученые используют квантовые излучатели, также известные как цветные центры. Это атомарные дефекты в полупроводниковых материалах, способные излучать фотоны фиксированной длины волны.

Команда исследователей из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Berkeley Lab) во главе с Томасом Шенкелем, Лиангом Таном и Бубакаром Кантé продемонстрировала новый метод создания квантовых излучателей с использованием импульсных ионных пучков. Этот метод оказался значительно более эффективным, чем прежние.

Исследования, проведенные с помощью симуляций на суперкомпьютере Perlmutter, показали, что длина волны излучаемых фотонов чувствительна к деформациям в кристаллической решетке. Эти данные могут найти применение в создании сенсоров для радиации на основе квантовых цветных центров.

Работы, направленные на изучение цветных центров, продолжаются. Основное внимание уделяется созданию базы данных о потенциально существующих цветных центрах в кремнии и их применению в квантовых вычислениях.

Кантé подчеркивает: "Мы стремимся к новой парадигме кубитов по дизайну. Наша цель - создать надежный цветной центр, отвечающий всем техническим требованиям".

Директор отдела ATAP, Камерон Геддес, добавил, что новые методы создания цветных центров, открытые в этой работе, представляют собой увлекательное применение науки о плазме для улучшения технологий в области квантовой информатики.