In elke moderne microschakeling verborgen in een laptop of smartphone, je kunt transistors zien - kleine halfgeleiderapparaten die de stroom van elektrische stroom regelen, d.w.z. de stroom van elektronen. Als we elektronen vervangen door fotonen (elementaire lichtdeeltjes), dan zullen wetenschappers het vooruitzicht hebben om nieuwe computersystemen te creëren die enorme informatiestromen kunnen verwerken met een snelheid die dicht bij de snelheid van het licht ligt. Momenteel, het zijn fotonen die worden beschouwd als de beste voor het verzenden van informatie in kwantumcomputers. Dit zijn nog steeds hypothetische computers die leven volgens de wetten van de kwantumwereld en sommige problemen efficiënter kunnen oplossen dan de krachtigste supercomputers.

Hoewel er geen fundamentele beperkingen zijn voor het maken van kwantumcomputers, wetenschappers hebben nog steeds niet gekozen welk materiaalplatform het meest geschikt en effectief zal zijn om het idee van een kwantumcomputer te implementeren. Supergeleidende circuits, koude atomen, ionen, defecten in diamant en andere systemen strijden nu om een ​​keuze voor de toekomstige kwantumcomputer. Het is mogelijk geworden om het halfgeleiderplatform en tweedimensionale kristallen naar voren te schuiven, specifiek, dankzij wetenschappers van:de Universiteit van Würzburg (Duitsland); de Universiteit van Southampton (Verenigd Koninkrijk); de Universiteit van Grenoble Alpes (Frankrijk); de Universiteit van Arizona (VS); de Westlake-universiteit (China), het Ioffe Fysisch Technisch Instituut van de Russische Academie van Wetenschappen; en de Universiteit van Sint-Petersburg.

De natuurkundigen bestudeerden de voortplanting van licht in een tweedimensionale kristallaag van molybdeendiselenide (MoSe ₂ ) dat slechts één atoom dik is - dit is het dunste halfgeleiderkristal ter wereld. De onderzoekers ontdekten dat de polarisatie van licht dat zich voortplant in een superfijne kristallijne laag afhangt van de richting van de voortplanting van het licht. Dit fenomeen is te wijten aan de effecten van spin-baaninteractie in het kristal. interessant, zoals de wetenschappers opmerkten, de grafiek die de ruimtelijke verdeling van de polarisatie van licht laat zien, bleek nogal ongebruikelijk te zijn - het lijkt op een veelkleurige mariene rapana.

Ultrafijne molybdeendiselenidekristallen voor experimenten werden gesynthetiseerd in het laboratorium van professor Sven Höfling aan de Universiteit van Würzburg. Het is een van de beste kristalgroeilaboratoria in Europa. Metingen werden zowel in Würzburg als in Sint-Petersburg uitgevoerd onder toezicht van Alexey Kavokin, professor aan de Universiteit van Sint-Petersburg. Een belangrijke rol in de ontwikkeling van de theoretische basis werd gespeeld door Mikhail Glazov. Hij is corresponderend lid van de Russische Academie van Wetenschappen, een medewerker van het Spin Optics Laboratory van de Universiteit van St. Petersburg, en een vooraanstaand onderzoeksmedewerker bij het Ioffe Physical Technical Institute.

"Ik voorzie dat in de nabije toekomst, tweedimensionale monoatomaire kristallen zullen worden gebruikt om informatie over te dragen in kwantumapparaten, " zei professor Alexey Kavokin, hoofd van het Spin Optics Laboratory van de Universiteit van St. Petersburg. "Wat klassieke computers en supercomputers heel lang doen, een kwantumcomputer zal het heel snel doen. Daarin schuilt het grote gevaar van kwantumtechnologieën - vergelijkbaar met het gevaar van een atoombom. Met hun hulp is het mogelijk bijvoorbeeld, om bankbeveiligingssystemen zeer snel te hacken. Daarom wordt er vandaag intensief gewerkt, inclusief het creëren van middelen om kwantumapparaten te beschermen:kwantumcryptografie. En ons werk draagt ​​bij aan kwantumtechnologieën voor halfgeleiders."

Aanvullend, zoals de wetenschapper opmerkte, het onderzoek was een grote stap voorwaarts in de studie van door licht geïnduceerde (d.w.z. verschijnen in aanwezigheid van licht) supergeleiding. Het is het fenomeen wanneer de materialen die elektrische stroom doorlaten, geen weerstand hebben. Momenteel, deze toestand kan niet worden bereikt bij temperaturen boven min 70 C. Echter, als het juiste materiaal wordt gevonden, deze ontdekking zal het mogelijk maken om elektriciteit zonder enig verlies naar elk punt op aarde te transporteren, en om een ​​nieuwe generatie elektromotoren te creëren. Er zij aan herinnerd dat in maart 2018 het onderzoeksteam van Alexey Kavokin voorspelde dat structuren met supergeleidende metalen, zoals aluminium, kan helpen het probleem op te lossen. Vandaag de dag, wetenschappers van de Universiteit van St. Petersburg zijn op zoek naar een manier om experimenteel bewijs van hun theorie te verkrijgen.