Исследователи из Рочестерского университета совершили значительное открытие в области квантовых материалов. Они обнаружили, что скручивание двух одноатомных слоёв специальных материалов под большими углами создаёт уникальные оптические свойства, которые могут революционизировать квантовые вычисления.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nano Letters, точное наслоение наноразмерных материалов создаёт экситоны — искусственные атомы, способные функционировать как квантовые биты информации (кубиты). Эти структуры могут стать основой для будущих квантовых компьютеров и сетей.
«Наше исследование показывает, что высокоугловое скручивание открывает совершенно новые возможности для контроля квантовых состояний», — отмечает Николас Вамивакас, профессор оптической физики имени Мари К. Уилсон и Джозефа К. Уилсона, руководивший исследованием.
Технически команда использовала дисульфид молибдена — двумерный материал, скрученный под высокими углами до 40 градусов. Эти скрученные монослои производили экситоны, способные сохранять информацию при активации светом. Особенно важно, что «тёмные экситоны», которые обычно не взаимодействуют со светом в одном слое, становятся оптически управляемыми благодаря скручиванию, при этом оставаясь защищёнными от воздействия окружающей среды.
Арнаб Барман Рэй, кандидат наук в области оптики и соавтор исследования, поясняет: «Высокоугловое скручивание создаёт уникальную квантовую среду, где мы можем манипулировать экситонами с беспрецедентной точностью. Это открывает путь к созданию стабильных квантовых систем, работающих при более высоких температурах».
Данное исследование опирается на открытие графена — однослойных атомов углерода, за которое в 2010 году была присуждена Нобелевская премия. Однако, в отличие от предыдущих исследований, которые фокусировались на муаровых сверхрешётках с очень малыми углами скручивания (например, графен под «магическим» углом 1,1 градуса), команда Рочестерского университета применила принципиально иной подход с высокими углами скручивания до 40 градусов.
Потенциальные применения этой технологии включают использование в качестве памяти или узлов в квантовых сетях. Кроме того, эти материалы могут быть интегрированы в оптические полости для создания квантовых материалов с настраиваемыми свойствами. Исследователи также предполагают возможность применения в лазерах следующего поколения или инструментах для моделирования квантовой физики.
Исследование проводилось совместно Институтом оптики и кафедрой физики и астрономии Рочестерского университета, демонстрируя междисциплинарный подход к решению сложных проблем квантовой физики и материаловедения.
Изображение носит иллюстративный характер
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nano Letters, точное наслоение наноразмерных материалов создаёт экситоны — искусственные атомы, способные функционировать как квантовые биты информации (кубиты). Эти структуры могут стать основой для будущих квантовых компьютеров и сетей.
«Наше исследование показывает, что высокоугловое скручивание открывает совершенно новые возможности для контроля квантовых состояний», — отмечает Николас Вамивакас, профессор оптической физики имени Мари К. Уилсон и Джозефа К. Уилсона, руководивший исследованием.
Технически команда использовала дисульфид молибдена — двумерный материал, скрученный под высокими углами до 40 градусов. Эти скрученные монослои производили экситоны, способные сохранять информацию при активации светом. Особенно важно, что «тёмные экситоны», которые обычно не взаимодействуют со светом в одном слое, становятся оптически управляемыми благодаря скручиванию, при этом оставаясь защищёнными от воздействия окружающей среды.
Арнаб Барман Рэй, кандидат наук в области оптики и соавтор исследования, поясняет: «Высокоугловое скручивание создаёт уникальную квантовую среду, где мы можем манипулировать экситонами с беспрецедентной точностью. Это открывает путь к созданию стабильных квантовых систем, работающих при более высоких температурах».
Данное исследование опирается на открытие графена — однослойных атомов углерода, за которое в 2010 году была присуждена Нобелевская премия. Однако, в отличие от предыдущих исследований, которые фокусировались на муаровых сверхрешётках с очень малыми углами скручивания (например, графен под «магическим» углом 1,1 градуса), команда Рочестерского университета применила принципиально иной подход с высокими углами скручивания до 40 градусов.
Потенциальные применения этой технологии включают использование в качестве памяти или узлов в квантовых сетях. Кроме того, эти материалы могут быть интегрированы в оптические полости для создания квантовых материалов с настраиваемыми свойствами. Исследователи также предполагают возможность применения в лазерах следующего поколения или инструментах для моделирования квантовой физики.
Исследование проводилось совместно Институтом оптики и кафедрой физики и астрономии Рочестерского университета, демонстрируя междисциплинарный подход к решению сложных проблем квантовой физики и материаловедения.
