Fysikere har sluppet lys gennem planet af verdens tyndeste halvlederkrystal

I ethvert moderne mikrokredsløb gemt inde i en bærbar eller smartphone, du kan se transistorer - små halvlederenheder, der styrer strømmen af ​​elektrisk strøm, altså strømmen af ​​elektroner. Hvis vi erstatter elektroner med fotoner (elementære partikler af lys), så vil forskerne have udsigt til at skabe nye computersystemer, der kan behandle massive informationsstrømme med en hastighed tæt på lysets hastighed. På nuværende tidspunkt det er fotoner, der anses for at være de bedste til at transmittere information i kvantecomputere. Det er stadig hypotetiske computere, der lever efter kvanteverdenens love og er i stand til at løse nogle problemer mere effektivt end de mest kraftfulde supercomputere.

Selvom der ikke er nogen grundlæggende grænser for at skabe kvantecomputere, videnskabsmænd har stadig ikke valgt, hvilken materialeplatform der vil være den mest bekvemme og effektive til at implementere ideen om en kvantecomputer. Superledende kredsløb, kolde atomer, ioner, defekter i diamant og andre systemer konkurrerer nu om at blive valgt til den fremtidige kvantecomputer. Det er blevet muligt at præsentere halvlederplatformen og todimensionelle krystaller, specifikt, tak til forskere fra:Universitetet i Würzburg (Tyskland); University of Southampton (Storbritannien); universitetet i Grenoble Alpes (Frankrig); University of Arizona (USA); Westlake University (Kina), det Ioffe Fysiske Tekniske Institut ved Det Russiske Videnskabsakademi; og St Petersburg University.

Fysikerne studerede udbredelsen af ​​lys i et todimensionalt krystallag af molybdændiselenid (MoSe ₂ ) som kun er et atom tykt - dette er den tyndeste halvlederkrystal i verden. Forskerne fandt ud af, at polariseringen af ​​lys, der forplanter sig i et superfint krystallinsk lag, afhænger af retningen af ​​lysets udbredelse. Dette fænomen skyldes virkningerne af spin-orbit interaktion i krystallen. Interessant nok, som forskerne bemærkede, grafen, der viser den rumlige fordeling af lysets polarisering, viste sig at være ret usædvanlig - den ligner en flerfarvet marin rapana.

Ultrafine molybdændiselenidkrystaller til eksperimenter blev syntetiseret i laboratoriet hos professor Sven Höfling ved universitetet i Würzburg. Det er et af de bedste krystalvækstlaboratorier i Europa. Målinger blev udført både i Würzburg og i St. Petersborg under opsyn af Alexey Kavokin, professor ved Sankt Petersborg Universitet. En vigtig rolle i udviklingen af ​​den teoretiske base blev lavet af Mikhail Glazov. Han er et tilsvarende medlem af det russiske videnskabsakademi, en ansat ved Spin Optics Laboratory ved St Petersburg University, og en førende forskningsmedarbejder ved Ioffe Physical Technical Institute.

"Jeg forudser, at i den nærmeste fremtid, todimensionelle monoatomiske krystaller vil blive brugt til at overføre information i kvanteenheder, " sagde professor Alexey Kavokin, leder af Spin Optics Laboratory ved St Petersburg University. "Hvad klassiske computere og supercomputere tager meget lang tid at gøre, en kvantecomputerenhed vil klare sig meget hurtigt. Deri ligger den store fare ved kvanteteknologier - sammenlignelig med faren for en atombombe. Med deres hjælp vil det være muligt, for eksempel, at hacke bankbeskyttelsessystemer meget hurtigt. Derfor er der i dag et intensivt arbejde i gang, herunder oprettelse af midler til beskyttelse af kvanteudstyr:kvantekryptografi. Og vores arbejde bidrager til halvlederkvanteteknologier."

Derudover som videnskabsmanden bemærkede, forskningen var et stort skridt fremad i studiet af lys-induceret (dvs. optræder i nærvær af lys) superledning. Det er fænomenet, når de materialer, der tillader elektrisk strøm at passere igennem, har nul modstand. På nuværende tidspunkt denne tilstand kan ikke opnås ved temperaturer over minus 70 C. Dog hvis det rigtige materiale findes, denne opdagelse vil gøre det muligt at overføre elektricitet til ethvert punkt på Jorden uden tab, og at skabe en ny generation af elektriske motorer. Det skal erindres, at i marts 2018, forskerholdet af Alexey Kavokin forudsagde, at strukturer indeholdende superledende metaller, såsom aluminium, kan hjælpe med at løse problemet. I dag, videnskabsmænd ved St. Petersborg Universitet leder efter en måde at få eksperimentelt bevis for deres teori på.