Представлена новая концепция квантового компьютера, в котором специальные структуры графена обеспечивают взаимодействие отдельных фотонов друг с другом.
До сих пор неясно, на каких концепциях будут основаны будущие квантовые компьютеры. Одним из возможных решений является устройство, базирующееся на обмене информацией между легкими частицами — фотонами. Они с окружающей средой почти не взаимодействуют, поэтому прекрасно подходят, чтобы хранить и передавать квантовую информацию.
Однако один фотон квантового компьютера должен быть в состоянии изменить состояние второго. Согласно концепции команды Венского университета, возглавляемой Филиппом Вальтером, и его коллег из Испании, эта передача информации (квантовые логические элементы) может осуществляться слоем графена, имеющим толщину не больше одного атома углерода.
Венскими физиками представлена статья в «npj Quantum Information». В ней описывается оптический квантовый компьютер на базе графена. Ученые используют специальные свойства этого чудодейственного материала, чтобы установить в качестве носителей информации пары фотонов. Для их лучшего взаимодействия друг с другом нужны так называемые плазмоны. Они возникают, когда связаны свет и электроны, находящиеся на поверхности материала.
Однако в ранее использовавшихся материалах у плазмонов была слишком короткая жизнь. Поэтому там вообще не могли возникнуть необходимые квантовые эффекты. В графене плазмоны существуют намного дольше. Благодаря своим электрическим полям они могут контактировать. Это позволяет двум отдельным плазмонам, находящимся на разных графеновых полосах, взаимодействовать друг с другом.
Сейчас ученые намерены продемонстрировать новые квантовые элементы с помощью сегодняшних технических средств. Их предложенная схема использует несколько уникальных свойств графена, каждое из которых наблюдалось индивидуально. Команда в Вене в настоящее время проводит экспериментальные измерения на аналогичной системе на основе графена, чтобы подтвердить выполнимость процессов с помощью современной технологии. По мнению исследователей, такая небольшая система, функционирующая при комнатной температуре, должна легко масштабироваться, как того требуют многие квантовые технологии.
Представлена данная концепция квантового компьютера не просто так, она имеет хорошие шансы на полноценную реализацию.
