-3 °C

Изненадващ пробив: Квантовата технология работи на масова електроника

След десетилетия на миниатюризация електронните компоненти, на които разчитахме за компютрите и съвременните технологии, вече започват да достигат фундаментални граници. Изправени пред това предизвикателство, инженери и учени по света се насочват към коренно нова парадигма - квантовите информационни технологии.

Квантовата технология, която използва странните правила, които управляват частиците на атомно ниво, обикновено се смята за твърде деликатна, за да съществува заедно с електрониката, която използваме в ежедневието в телефони, лаптопи и автомобили. Учените от Университета по молекулярно инженерство Pritzker на Чикаго обаче обявиха значителен пробив: Квантовите състояния могат да бъдат интегрирани и контролирани в масово използвани електронни устройства, направени от силициев карбид.

„Способността да се създават и контролират високоефективни квантови битове в търговската електроника беше изненада“, заяви водещият изследовател Дейвид Аушалом, професор по молекулярно инженерство в UChicago и пионер в квантовата технология. „Тези открития промениха начина, по който мислим за разработването на квантови технологии - може би можем да намерим начин да използваме днешната електроника за изграждане на квантови устройства.“

В два доклада, публикувани в Science and Science Advances, екипът демонстрира, че могат да контролират електрически квантови състояния, вградени в силициев карбид. Пробивът може да предложи средство за по-лесно проектиране и изграждане на квантова електроника, за разлика от използването на екзотични материали, които учените обикновено трябва да използват за квантови експерименти, като свръхпроводящи метали, левитирани атоми или диаманти.

Тези квантови състояния в силициев карбид имат допълнителното предимство да излъчват единични частици светлина с дължина на вълната в близост до телекомуникационната лента. „Това ги прави подходящи за предаване на дълги разстояния през същата оптична мрежа, която вече транспортира 90 процента от всички международни данни в световен мащаб“, казва Аушалом.

Освен това, тези светлинни частици могат да придобият нови вълнуващи свойства, ако се комбинират със съществуващата електроника. Например в доклада на Science Advances екипът успява да създаде онова, което Аушалом нарича "квантово FM радио" - по същия начин, по който музиката се предава на радиото в колата ви, квантовата информация може да се изпраща на изключително големи разстояния.

„Цялата теория предполага, че за да се постигне добър квантов контрол в даден материал, той трябва да е чист и без променливи полета“, казва аспирантът Кевин Миао, първи автор на статията. „Нашите резултати предполагат, че при правилен дизайн устройство може не само да смекчи тези примеси, но и да създаде допълнителни форми на контрол, които преди това не са били възможни.“

В научния документ те описват втори пробив - в много често срещан проблем в квантовата технология: шумът.

„Шумът е често срещан във всички полупроводникови устройства и на квантово ниво може да разграбят квантовата информация чрез създаване на зашумена електрическа среда“, казва аспирантът Крис Андерсън, който е първият автор на документа. "Това е почти универсален проблем за квантовите технологии."

Но, използвайки един от основните елементи на електрониката - диод, еднопосочен превключвател за електрони, екипът открил още един неочакван резултат: Квантовият сигнал внезапно се освободил от шум и бил почти напълно стабилен.

"В нашите експерименти трябва да използваме лазери, които за съжаление дразнят електроните наоколо[...] когато светлината изгасне, всичко спира, но в различна конфигурация", казва аспирантът Александър Бураса, другият съавтор на статията. "Проблемът е, че тази случайна конфигурация на електрони влияе на нашето квантово състояние. Но ние открихме, че прилагането на електрически полета премахва електроните от системата и я прави много по-стабилна."

Чрез интегриране на странната физика на квантовата механика с добре разработената класическа полупроводникова технология, екипът проправя пътя за идващата революция в квантовата технология.

„Тази работа ни доближава до реализирането на системи, способни да съхраняват и разпространяват квантова информация в световните оптични мрежи“, каза Аушалом. "Такива квантови мрежи биха довели до нов клас технологии, позволяващи създаването на непроменими комуникационни канали, телепортирането на единични електронни състояния и реализирането на квантов интернет."

Christopher P. Anderson et al. Electrical and optical control of single spins integrated in scalable semiconductor devices, Science (2019). DOI: 10.1126/science.aax9406

Kevin C. Miao et al. Electrically driven optical interferometry with spins in silicon carbide, Science Advances (2019). DOI: 10.1126/sciadv.aay0527

Facebook коментари

Коментари в сайта

Хороскоп за 24.01.2020

Хороскоп за Овен

Овен
Ще работите по идеите си, оставяйки зад себе си всичко, което не стои на дневен ред. Ще се почувствате добре и от вниманието и подкрепата на специални за вас хора. В домашна обстановка ще обсъждате семейните дела и заедно ще планирате бъдещите си планове. Денят е специален за влюбените, изненадайте приятно любимия си човек.
24 яну 2020

Хороскоп за Телец

Телец
С навременните си решения и действия ще ускорите работата си по приключване на семеен или друг важен за вас въпрос. Имате опит с подобни натоварвания, но умората няма да ви подмине. Съветите и подкрепата ви са нужни на много хора, най-вече на близките ви, за това не допускайте здравословните проблеми да ви повалят на легло, вземете мерки.
24 яну 2020

Хороскоп за Близнаци

Близнаци
Търсенията ви ще ви срещнат с хора, с които предстои да развиете общ бизнес или друга делова активност. Добре ще се справите в ситуация, изискваща адекватни решения, предвид знанията и опита, който имате. Ще бъдете привлечени от нещо красиво до себе си, изпълващо ви с ведрина и спокойствие.
24 яну 2020

Хороскоп за Рак

Рак
Самостоятелната ви работа и всичко, свързано с нея е на път да ви донесе очакваните придобивки. Деловите контакти ще ви позволят да напреднете в дейността си, приятелите също ще са налице, в случай, че ви потрябват. Очертава се ползотворен ден за повечето от вас. Подкрепете благотворително подета инициатива.
24 яну 2020

Хороскоп за Лъв

Лъв
Има какво да събужда у вас недоволство, както в служебен план, така и в личните ви дела. Професионалното ви отношение към работата не винаги съвпада с представите на другите за нея и това води до разногласия. Към съпътстващите дреболии, които претендират за важност се отнасяйте по-спокойно, за да не ви създават излишно напрежение.
24 яну 2020

Хороскоп за Дева

Дева
Вслушвайте се във вътрешните си усещания и няма да останете подведени. Водени от интересите си ще предприемете стъпки в тяхна защита, което включва и среща с нови партньори. Не бързайте да поставяте условия, внимателно изслушайте аргументите на другата страна и тогава вземете решение за себе си.
24 яну 2020

Хороскоп за Везни

Везни
В подкрепа на намеренията си да загърбите миналото, което ви носи тревоги, ще търсите нови източници на вдъхновение. Със силното присъствие на някой специален за вас човек ще подобрите самочувствието и настроението си. Заедно ще се чувствате добре, а защо не и нещо повече?
24 яну 2020

Хороскоп за Скорпион

Скорпион
Нужни са компромиси. Към партньора си сте в позиция да изпълнявате желанията му, и то по ваша причина. Денят ще е разнообразен на събития. От вас зависи дали ще го направите интересен и приятен. Деловите проблеми ще ви потърсят за да внесете повече яснота в отношенията си.
24 яну 2020

Хороскоп за Стрелец

Стрелец
Изясняване на спорни въпроси ще ви поставят в условия да вземете бързи решения. Отхвърляйки деликатната част от работата си, ще помислите за по-приятни занимания, без да пренебрегвате задълженията си. Финансовите ви дела търпят развитие, за повечето в положителна посока.
24 яну 2020

Хороскоп за Козирог

Козирог
Денят ви е зареден с много напрежение, затова се опитайте да релаксирате. Спокойно посрещнете всяко предизвикателство и отвърнете с хладнокръвие и усмивка. Това ще дестабилизира отсрещната страна.
24 яну 2020

Хороскоп за Водолей

Водолей
Ако попаднете в ситуация, в която е най-добре да не вземате страна, по-добре си тръгнете. Нямате нужда от допълнителен стрес. За някои пламъчето на любовта ще заискри и ще видите, че света около вас съвсем не е лош. Отдайте се на чувствата си без да анализирате и пресмятате.
24 яну 2020

Хороскоп за Риби

Риби
Имате добри намерения, но е нужно да потърсите съдействието на хора, които биха ви помогнали. Давате си сметка, че не всички са на нивото, което сте достигнали и ще срещнете трудности в разбирането на идеите ви. Някои ще посрещат гости и ще са ангажирани със семейни задължения.
24 яну 2020
Последни новини