Výskumníci zo Stanfordovej univerzity vytvorili nový optický čip. Toto nanozariadenie spracúva kvantové informácie pri bežnej izbovej teplote.
Nové nanozariadenie zo Stanfordu využíva špeciálne kremíkové nanoštruktúry na manipuláciu svetla, čo umožňuje prenos kvantových informácií pri bežnej izbovej teplote. Zdroj: Stanford Report/Antony Georgiadis
Prívlastok kvantový v tomto kontexte znamená, že systém využíva unikátne fyzikálne zákony mikrosveta. Technológie tak pracujú priamo so subatomárnymi časticami. Súčasné kvantové počítače preto predstavujú obrovské a drahé stroje. Fyzici museli doteraz stroje chladiť blízko k absolútnej nule. Nový výskum zo Stanfordovej univerzity však tento problém rieši. Vedci úspešne prepojili vlastnosti svetla a elektrónov. Zariadenie funguje úplne bežne pri klasickej izbovej teplote. Tento objav prináša lacnejšie súčiastky technologickým firmám. Zároveň zlacňuje vývoj budúcich kvantových počítačov pre výskumníkov.
Zakrútené svetlo tvorí základ pamäte
Základná jednotka kvantových počítačov nesie označenie qubit. Tradičné počítače pracujú s klasickými jednotkami a nulami. Kvantové systémy, naopak, využívajú fyzikálnu vlastnosť spinu. Inžinieri vytvorili tenkú vrstvu z materiálu diselenid molybdénu. Túto štruktúru následne uložili na špeciálny kremíkový základ. Kremíkový čip funguje ako inovatívny rezonančný metapovrch. Takéto usporiadanie extrémne zosilňuje interakciu svetla a prítomnej hmoty. Kremíkové nanoštruktúry účinne stáčajú prijaté svetelné lúče. Fotóny vďaka nim rotujú do tvaru vývrtky. Uvedený jav fyzici označujú ako zakrútené svetlo. Tieto rotujúce fotóny následne odovzdávajú svoj rotačný pohyb elektrónom. Práve toto silné prepojenie spinov stabilizuje potrebný kvantový stav.
Koniec extrémneho podchladzovania
Klasické kvantové zariadenia veľmi rýchlo strácajú svoju stabilitu. Odborníci preto musia takmer úplne zmraziť celé pracovné prostredie. Extrémne nízke teploty chránia citlivý kvantový stav pred rozpadom. Nový kalifornský čip však nepotrebuje podobné podmienky. Odborníci zo Stanfordu úspešne zastavili rýchlu stratu spinu elektrónov. Molybdénový materiál a kremíkový základ spoločne udržujú stabilitu systému. Stabilita zaručuje spoľahlivú komunikáciu medzi kvantovými uzlami a prístrojmi. Tím tak priniesol do vedy mimoriadne praktické a lacné riešenie.
Miniaturizácia mení moderné technológie
Drobné nanoštruktúry zostávajú pre ľudské oko úplne neviditeľné. Ich veľkosť zodpovedá len vlnovej dĺžke viditeľného svetla. Inžinieri využívajú tieto drobné prvky na veľmi presné ovládanie fotónov. Extrémne malé rozmery umožňujú integráciu priamo na bežné mikročipy. Odborníci tak plánujú zapojenie čipu do širších komunikačných sietí. Technológiu plánujú využiť napríklad v šifrovaní, umelej inteligencii či senzoroch. Predtým však musia navrhnúť účinnejšie svetelné zdroje a modulátory. Budúca sieť potrebuje aj nové optické detektory a prepojenia.
Prelomové smartfóny zostávajú hudbou budúcnosti
Výskumníci momentálne testujú viaceré iné podobné materiály. Chcú totiž ešte viac zvýšiť celkový výkon nového zariadenia. Úspešný výskum prinesie obrovskú revolúciu do bežného života ľudí. Nové prístroje získajú nevídanú výpočtovú silu a neprekonateľné šifrovanie. Možno raz používatelia nájdu kvantové superpočítače priamo v smartfónoch. Podľa samotnej štúdie potrvá vývoj do tohto bodu minimálne dekádu. Zatiaľ ide skôr o fantastickú hudbu vzdialenej budúcnosti. Presný časový horizont hromadného nasadenia tejto technológie nepoznáme.
Zdroj: Nanophotonics, Stanford Report, Scientific Inquirer
(KAM)
