Ученые создали сверхбыстрый переключатель для квантовых компьютеров

Сверхбыстрый переключатель. Серым – слой графена между слоями нитрида бора (синим и фиолетовым). Иллюстрация Physorg

В мире все больше развертывается гонка с целью создания квантового компьютера, который, как надеются, позволит решать «неподъемные» даже для суперкомпьютеров задачи. В Массачусетском технологическом институте (МТИ), что близ Бостона, надежды возлагаются на графен, но не простой, а с так называемым магическим углом. Речь идет о материале, состоящем из двух слоев моноатомной толщины. Один слой сдвинут на определенный угол относительно другого. Их первое изображение было получено в Калифорнийском технологическом институте (Калтек) еще в августе 2019 года.

Соседи Калтека из Стэнфорда совместно с коллегами из Университетского колледжа Дублина объявили в конце января о создании аналогового квантового компьютера, вернее, «симулятора», с двумя металл-полупроводниковыми компонентами электронной цепи: GaAs/AlGaAs. В журнале Nature Physics дано цветное изображение устройства квантовой симуляции экзотической критической точки: два острова из металла, между которыми находится двухмерный слой электронного газа.

МТИ представил сверхбыстрый переключатель (switch), в котором используется сверхпроводимость двух слоев графена с магическим углом поворота, локализованными между двумя слоями бор-нитрида (BN). Угол поворота графеновых слоев избран с расчетом использования их сверхпроводящих свойств. Это позволяет быстро переключаться между положениями вкл/выкл с помощью сверхкороткого электрического импульса. Авторы работы, опубликованной в Nature NanoTechnology, считают, что их сверхбыстрый переключатель может использоваться в устройствах памяти квантовых компьютеров.

Журнал Nature представил статью «Гигантская поляризация спина и создание пар антипараллельных спинов в хиральном сверхпроводнике». Речь в ней идет о том, что спины хиральных (с разной «закруткой» их спиралей) молекул могут поляризоваться. Ученые полагают, что это позволит разделять молекулы разной формы, а это очень важно, например, при синтезе лекарств, увеличении эффективности расщепления воды для получения водорода.

В том же русле и статья сотрудников Харбинского и Сингапурского университетов и тоже – в Nature. Статья называется «Наблюдение хирально-связанных состояний». Авторы поясняют, что хиральность означает отсутствие зеркальной симметрии, выявляемой с помощью кругового дихроизма, отражающего взаимодействие электромагнитного светового поля с объектом.

Сложность здесь связана со сверхбыстрым характером процесса, измеряемого аттосекундами (10–18 с). Физики университета в г. Росток с помощью никелевого зеркала и испускания электронов с кончика вольфрамовой нити, имеющего радиус 35 нанометров, получили полевую эмиссию длительностью около 50 аттосекунд. Регистрация эмитированных электронов осуществлялась с помощью спектрометра. При этом спектрометр был совмещен с осью поляризации лазерного луча. Цветная схема экспериментальной системы помещена в статье авторов, опубликованной неделю спустя опять-таки в Nature.

По-видимому, сочетание разных физических подходов позволит в недалеком будущем прояснить многие вопросы, которые мучают не только физиков и химиков. Биологи также постоянно сталкиваются с необъяснимыми эффектами, проявляющимися в разной закрученности раковин моллюсков.