Физики научились "рисовать" квантовые транзисторы при помощи света

Физики из США случайно обнаружили, как можно использовать обычные лампы дневного света для создания ключевого компонента квантового компьютера.

Так художник представил себе лучи ультрафиолета, рисующие транзисторы

Американские ученые случайным образом нашли крайне простой способ "рисовать" квантовые транзисторы и прочие элементы квантовых компьютеров на поверхности так называемых топологических изоляторов при помощи обычных ламп дневного света, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

"Если быть честным, то мы пытались изучить совершенно иной феномен. У нас постоянно появлялись некие помехи при замерах, которые, как мы выяснили через некоторое время, порождались одной из флуоресцентных ламп, имевшихся в лаборатории. Сначала мы были рады, что избавились от помех, а потом мы внезапно осознали, что наши лампы делали то, чего наши коллеги безуспешно пытались добиться долгое время", — заявил Эндрю Йейтс (Andrew Yeats) из университета Чикаго (США).

Йейтс и его коллеги экспериментировали с так называемыми топологическими изоляторами – относительно новым классом материалов, которые проводят электрический ток только на поверхности, а внутри остаются диэлектриками-изоляторами. Подобные вещества привлекают физиков тем, что электроны в этом поверхностном слое ведут себя чрезвычайно стабильно, что позволяет использовать их в качестве сверхнадежного "хранилища" информации в квантовых компьютерах.

Проблема заключается в том, что все попытки "скрестить" топологические изоляторы и традиционные полупроводниковые технологии, применяемые в IT, завершились неудачно – ученым не удавалось создать транзисторы и прочие "кирпичики" компьютера на базе пленок из таких веществ, не разрушая их квантовых свойств.

Группе Йейтса, благодаря счастливой случайности, удалось понять, как можно превратить подобный изолятор в транзистор, не прикасаясь к нему к нему руками или инструментами, буквальным образом "рисуя" его при помощи луча света.

Так художник представил себе квантовый компьютер

Физики создали первый кремниевый модуль квантового процессора

Как показали "опыты" с лампой дневного света, электроны в молекулах титаната стронция, составляющего основу топологического изолятора, с которым экспериментировали авторы статьи, реагируют на ультрафиолетовое излучение с определенной длиной волны, которое вырабатывали эти флуоресцентные светильники.

Это позволяет очень точно и гибко "настраивать" энергию, которой обладают электроны, и менять их свойства таким образом, что на поверхности топологического изолятора будут возникать так называемые p-n переходы – зоны с разной проводимостью, составляющие основу всех современных транзисторов.

Подобные транзисторы, как объясняют Йейтс и его коллеги, продолжают существовать на топологическом изоляторе даже после выключения лампы, что позволяет использовать их в практических целях. Вдобавок к этому, все "рисунки" на поверхности пленки можно легко удалить, осветив ее красным светом. Как надеются ученые, столь большая гибкость и удобство для экспериментов ускорят разработку квантовых компьютеров на базе таких пленок и транзисторов