Невозможно взломать: создание совершенно новых квантовых устройств не за горами

Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) выяснили, что нейтроны могут прилипать к квантовым точкам. Это открытие может привести к разработке совершенно новых типов устройств квантовой обработки информации, пишет Interesting Engineering.

Квантовые точки подобны крошечным кристаллам, состоящим из десятков тысяч атомов. Тот факт, что один нейтрон может прилипнуть к квантовой точке, поразил ученых. Дело в том, что на нейтроны не влияет электромагнитная сила, которая управляет большинством взаимодействий в нашем мире. Однако на нейтроны влияет сила, удерживающая их около атомного ядра. Но в ходе исследований ученые убедились, что нейтроны на самом деле могут притягиваться к гораздо более крупным структурам, чем ядро атома, например, к квантовыми точками. Квантовые точки подобны крошечным кристаллам, состоящим из десятков тысяч атомов. Тот факт, что один нейтрон может прилипнуть к квантовой точке, поражает ученых.

Профессора Джу Ли и Паола Каппелларо, совершившие это открытие, считают, что оно может привести к разработке новых инструментов для изучения фундаментальных свойств материалов, в том числе под воздействием сильного ядерного взаимодействия. Это исследование также обещает создание совершенно новых типов устройств квантовой обработки информации.

"О том, что нейтроны могут захватываться разными материалами, похоже, никто ранее не знал", — заметил профессор Ли. — "Мы были удивлены тем, что это возможно и что никто раньше об этом не говорил среди экспертов, с которыми мы консультировались".

Тысячи ядер нейтронной квантовой точки способны стабилизировать связанные состояния, которые очень похожи на модель атома, разработанную Томсоном после открытия им электрона. Эти новые состояния ученые назвали искусственной "нейтронной квантовой точкой" или "нейтронной молекулой". С их помощью можно будет исследовать загадочную внутреннюю работу материалов и открыть новые горизонты в квантовой обработке информации.

Ключ кроется в квантовых точках, которые обладают особыми свойствами из-за своего небольшого размера и определяются квантовой механикой, а не их химическим составом. По словам Паолы Каппелларо, обычные квантовые точки работают, используя электромагнитный потенциал, генерируемый многочисленными атомами, для захвата электрона. Это расширяет волновую функцию электрона далеко за пределы размера одного атома. Точно так же новый тип структуры, называемый "нейтронной квантовой точкой", может улавливать нейтрон с помощью нанокристалла. Это ограничение, несмотря на выход за пределы обычного диапазона ядерной силы, также приводит к квантованию уровней энергии внутри нейтрона. Каппелларо отмечает, что нейтронные квантовые точки могут хранить квантовую информацию.

Как пояснили профессора, в обычной квантовой точке ловушка является электромагнитной и захватывает электрон. Точно так же в нейтронно-физической квантовой точке нейтрон удерживается нанокристаллом, несмотря на то, что он находится далеко за пределами крошечного диапазона сильного взаимодействия. Это создает квантованную энергию – очень похожую на цвета, излучаемые обычными квантовыми точками. Однако в случае с нейтронно-физическими квантовыми точками эти энергетические скачки могут стать основой для хранения квантовой информации.

Ранее мы сообщали о том, что РФ и Китай протестировали канал связи в 3800 км, который нельзя ни прослушать, ни взломать. Россия и Китай обменялись картинками 256 × 64 пикселя при помощи спутника и квантового ключа шифрования длиной 310 Кбит.