Графен и плазмоны: новые возможности для квантовых компьютеров.
Широко известна особенность атомов графена никаким образом не вступать во взаимодействие даже при одновременно прохождении через одну и ту же область пространства. В отличие от атомов графена, фотоны хорошо взаимодействуют с другими материалами, что делает их наиболее предпочтительными при выборе носителей для хранения и транспортировки квантовой информации. Однако для изготовления фотонного квантового компьютера необходимо, чтобы была возможность изменения состояния одного фотона на основе информации, закодированной в другом фотоне.
Устройство, функционирование которого основано на взаимодействии фотонов, является квантовым логическим элементом; для изготовления универсального квантового компьютера необходимы миллионы таких квантовых логических элементов. Существует ряд методов осуществления взаимодействия между фотонами, один из которых – это применение материалов с нелинейными оптическими свойствами. Но на данный момент все нелинейные материалы естественного происхождения не имеют достаточно свойств для реализации технологии квантовых логических элементов. Исследователи из Венского университета предположили, что данная задача может быть решена при помощи искусственно созданных на поверхности графена плазмонов.
Плазмоны уже применяются для осуществления нелинейных взаимодействий между фотонами света. Плазмоны представляют собой колеблющиеся облака свободных электронов, возбужденных фотонами света, упавшего на поверхность металла. Но плазмоны, появляющиеся на поверхности металлов естественного происхождения, распадаются слишком стремительно, не давая возможности использовать требуетмые квантовые эффекты с их участием.
Ряд научных опытов, проведённых исследователями, доказал возможность создания стабильных плазмонов на поверхности графеновой наноленты. А пара подобных плазмонов эффективно взаимодействует при помощи собственных электрических полей. Учёные, развивая успех, выяснили, что при расположении в требуемом порядке нескольких таких плазмонов возможно создание квантового логического элемента, выполняющего функцию, необходимую для квантовых вычислений.
"Мы показали, что сильные нелинейные взаимодействия в графене лишают плазмоны возможности перепрыгнуть с одной наноленты на другую, что позволяет сохранить стабильность их взаимного расположения" – сообщают учёные.
Новые квантовые компьютеры будут созданы при помощи квантовых логических элементов по описываемой технологии с применением плазмонов и графена. Такие квантовые логические элементы имеют уникальные свойства: маленький размер, возможность функционирования при комнатной температуре, и др. Для достижения поставленной цели группа из Венского университета приступила к разработке методов создания квантовых логических элементов при помощи существующих технологических процессов, используемых для производства полупроводниковых чипов.
Источник: dailytechinfo.org
