Исследователи из Физико-технического института (ФТИ) им. А. Ф. Иоффе РАН создали полупроводниковый прибор для управляемого излучения одиночных фотонов. Они могут использоваться как единицы информации в квантовых компьютерах – кубиты. Об этом сообщили в пресс-службе Минобрнауки России.

На сегодняшний день такие источники могут быть изготовлены только в трех-четырех лабораториях мира.

«Мы разработали первый в России источник одиночных фотонов. Это устройство представляет собой структуру, центром которой является квантовая точка – искусственный полупроводниковый объект с предельно малыми размерами, обладающий многими свойствами одиночного атома. В силу своих уникальных характеристик квантовые точки являются квантовыми объектами, излучающими абсолютно одинаковые (неразличимые) одиночные фотоны, которые могут использоваться в качестве кубитов в квантовых вычислительных устройствах», – приводит пресс-служба слова заведующего Лабораторией квантовой фотоники ФТИ им. А. Ф. Иоффе Алексея Торопова.

В основе источника одиночных фотонов лежит наноразмерная гетероструктура: многослойный полупроводниковый материал. На поверхности подложки учеными ФТИ им. А. Ф. Иоффе выращиваются квантовые точки – миниатюрные «островки» арсенида индия, окруженные арсенидом галлия.

Разработки исследователей ФТИ им. А.Ф. Иоффе проводятся в рамках Дорожной карты «Квантовые вычисления», разработанной ГК «Росатом», которая была утверждена в июле 2020 года. Сейчас ученые лаборатории работают над совершенствованием характеристик гетероструктур с квантовыми точками.

В будущем это позволит применять источники одиночных фотонов не только для создания вычислительных устройств, но и для квантовых коммуникаций, информация в которых надежно защищена от взлома. Такие исследования лаборатория инициировала в рамках взаимодействия с ОАО «РЖД».

Квантовый компьютер – это вычислительное устройство, которое действует на принципах квантовой механики. В отличие от традиционных компьютеров, которые оперируют двоичным кодом – битами (принимают только два значения, 0 или 1), квантовое вычислительное устройство использует элементы квантовой информации – кубиты. Каждый кубит находится в суперпозиции, то есть может с определенной вероятностью находиться в одном из двух квантовых состояний.

Исследования показывают, что в ряде случаев такое устройство будет обладать так называемым квантовым превосходством – проводить вычисления гораздо быстрее, чем традиционные компьютеры. Однако для создания и активного внедрения квантовых вычислительных устройств нужна относительно недорогая и эффективная компонентная база. Создание источника фотонов – один из шагов на пути к решению этой задачи.

Источник: ТАСС.