Неможливо зламати: створення абсолютно нових квантових пристроїв не за горами

Дослідники Массачусетського технологічного інституту (MIT) з'ясували, що нейтрони можуть прилипати до квантових точок. Це відкриття може призвести до розробки абсолютно нових типів пристроїв квантової обробки інформації, пише Interesting Engineering.

Квантові точки подібні до крихітних кристалів, що складаються з десятків тисяч атомів. Той факт, що один нейтрон може прилипнути до квантової точки, вразив учених. Річ у тім, що на нейтрони не впливає електромагнітна сила, яка керує більшістю взаємодій у нашому світі. Однак на нейтрони впливає сила, що утримує їх біля атомного ядра. Але в ході досліджень вчені переконалися, що нейтрони насправді можуть притягуватися до набагато більших структур, ніж ядро атома, наприклад, до квантових точок. Квантові точки подібні до крихітних кристалів, що складаються з десятків тисяч атомів. Той факт, що один нейтрон може прилипнути до квантової точки, вражає вчених.

Професори Джу Лі і Паола Каппелларо, які здійснили це відкриття, вважають, що воно може призвести до розроблення нових інструментів для вивчення фундаментальних властивостей матеріалів, зокрема під впливом сильної ядерної взаємодії. Це дослідження також обіцяє створення абсолютно нових типів пристроїв квантової обробки інформації.

"Про те, що нейтрони можуть захоплюватися різними матеріалами, схоже, ніхто раніше не знав", — зауважив професор Лі. — "Ми були здивовані тим, що це можливо і що ніхто раніше про це не говорив серед експертів, з якими ми консультувалися".

Тисячі ядер нейтронної квантової точки здатні стабілізувати пов'язані стани, які дуже схожі на модель атома, розроблену Томсоном після відкриття ним електрона. Ці нові стани вчені назвали штучною "нейтронною квантовою точкою" або "нейтронною молекулою". З їхньою допомогою можна буде досліджувати загадкову внутрішню роботу матеріалів і відкрити нові горизонти у квантовій обробці інформації.

Ключ криється в квантових точках, які мають особливі властивості через свій невеликий розмір і визначаються квантовою механікою, а не їхнім хімічним складом. За словами Паоли Каппелларо, звичайні квантові точки працюють, використовуючи електромагнітний потенціал, що генерується численними атомами, для захоплення електрона. Це розширює хвильову функцію електрона далеко за межі розміру одного атома. Так само новий тип структури, званий "нейтронною квантовою точкою", може вловлювати нейтрон за допомогою нанокристала. Це обмеження, попри вихід за межі звичайного діапазону ядерної сили, також призводить до квантування рівнів енергії всередині нейтрона. Каппелларо зазначає, що нейтронні квантові точки можуть зберігати квантову інформацію.

Як пояснили професори, у звичайній квантовій точці пастка є електромагнітною і захоплює електрон. Точно так само в нейтронно-фізичній квантовій точці нейтрон утримується нанокристалом, незважаючи на те, що він перебуває далеко за межами крихітного діапазону сильної взаємодії. Це створює квантовану енергію — дуже схожу на кольори, що випромінюються звичайними квантовими точками. Однак у випадку з нейтронно-фізичними квантовими точками ці енергетичні стрибки можуть стати основою для зберігання квантової інформації.

Раніше ми повідомляли про те, що РФ і Китай протестували канал зв'язку в 3800 км, який не можна ні прослухати, ні зламати. Росія і Китай обмінялися картинками 256 × 64 пікселя за допомогою супутника і квантового ключа шифрування довжиною 310 Кбіт.