Прорыв Стэнфорда: квантовые вычисления при комнатной температуре со «скрученным светом»

Исследователи из Стэнфордского университета совершили прорыв в области квантовых вычислений, создав наноразмерное оптическое устройство, которое работает при комнатной температуре. В отличие от традиционных квантовых компьютеров, требующих экстремального охлаждения почти до абсолютного нуля (-459°F), новая разработка использует «скрученный свет» для связи квантовых свойств фотонов и электронов.

Устройство объединяет тонкий слой диселенида молибдена (MoSe2) с наноструктурированной кремниевой подложкой. Кремниевые наноструктуры генерируют «скрученный свет» — фотоны, вращающиеся по спирали, которые передают свой спин электронам. Это позволяет создавать запутанные квантовые состояния (кубиты) — основу квантовой связи и вычислений.

«Речь идет не о новом материале, а о новом способе его использования, — комментирует Дженнифер Дионн, профессор материаловедения Стэнфорда и старший автор исследования, опубликованного в Nature Communications. — Устройство обеспечивает очень стабильную спиновую связь между электронами и фотонами, которая является теоретической основой квантовой связи. Обычно электроны теряют свой спин слишком быстро, чтобы быть полезными».

Главное преимущество разработки — работа при комнатной температуре, что устраняет одну из главных проблем квантовых технологий — декогеренцию (потерю квантовой информации). Компактный дизайн также относительно недорог и практичен по сравнению с существующими квантовыми системами.

В перспективе технология может привести к прогрессу в области безопасной связи, высокопроизводительных вычислений, искусственного интеллекта и других областей. Исследователи продолжают совершенствовать устройство, изучая другие материалы для повышения производительности. Долгосрочная цель — интеграция подобных устройств в более крупные квантовые сети и, возможно, в повседневную электронику.

«Если нам это удастся, возможно, когда-нибудь мы сможем заниматься квантовыми вычислениями в мобильном телефоне, — с улыбкой говорит Фэн Пань, первый автор исследования. — Но это план на 10 и более лет».