Ученые превратили свет в жидкость ради улучшения работы квантовых компьютеров

Квантовый компьютер

Эксперимент показал, что специальный поляритонный лазер делает возможным создание кубитов при комнатной температуре.

Ученые обнаружили, что электроэнергия, превращенная в "жидкий свет", заставит квантовые компьютеры работать при комнатной температуре.

Об этом открытии сообщило издание Interesting Engineering.

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.

Ранее ученые собрали квантовый компьютер на основе оптоволокна, который может работать при комнатных температурах. Такие технологии ранее уступали сверхпроводникам, однако специальный алгоритм значительно сократил разницу между ними.

Писали также, что инженеры нашли способ управлять сверхмощными квантовыми компьютерами при помощи "магнитной уздечки". Они заменили провода на кристаллы, которые дольше сохраняют работоспособность кубитов.