Стэнфордские ученые создали квантовую платформу, работающую при комнатной температуре
Ученые из Стэнфордского университета создали наноразмерную платформу для квантовых технологий, способную работать при комнатной температуре, что устраняет необходимость в дорогостоящем и сложном охлаждении до температур, близких к абсолютному нулю. Основу устройства составляет наноструктурированный кремниевый чип со слоем диселенида молибдена.
Этот гибридный подход позволяет использовать так называемый «закрученный свет» — фотоны, вращающиеся по спирали. Такое световое поле эффективно взаимодействует со спинами электронов в материале, стабилизируя и запутывая их, что является основой для создания кубитов — базовых элементов квантовой передачи и обработки информации.
Как пояснила профессор материаловедения и старший автор работы Дженнифер Дионн, ключевая инновация заключается не в абсолютно новом материале, а в принципиально новом способе его использования. Разработанная платформа обеспечивает стабильную и универсальную связь между спинами фотонов и электронов, которая необходима для квантовой коммуникации. Наноструктуры на чипе чрезвычайно малы, сопоставимы с длиной волны видимого света и неразличимы для человеческого глаза.
По словам ведущего автора исследования Фэна Пана, именно комбинация специального материала и кремниевого чипа позволяет эффективно удерживать и усиливать «закрученный свет», создавая прочную связь спинов. Работа при комнатной температуре значительно снижает стоимость и сложность систем, открывая путь к более практичным и доступным квантовым технологиям для защищенных коммуникаций, искусственного интеллекта, прецизионных сенсоров и вычислений.
В настоящее время исследователи работают над улучшением характеристик устройства, тестируют другие комбинации материалов для повышения эффективности и изучают возможности интеграции платформы в более масштабные квантовые системы. Как отметил Пан, в долгосрочной перспективе, требующей не менее десяти лет разработок, подобные технологии могут даже сделать квантовые вычисления возможными в таких устройствах, как смартфоны.
Результаты исследования в научном журнале Nature Communications.