Quantum computing utses som nästa revolution när det gäller global datoranvändning. Google, Intel och IBM är bara några av de stora namnen som för närvarande investerar miljoner inom kvantberäkningsområdet, vilket kommer att möjliggöra snabbare, mer effektiv datoranvändning krävs för att driva kraven på våra framtida datorbehov.

Nu har en forskare och hans team vid Tyndall National Institute i Cork gjort ett "kvantsprång" genom att utveckla ett tekniskt steg som skulle kunna möjliggöra användningen av kvantdatorer snabbare än väntat.

Konventionell digital datoranvändning använder "på-av"-omkopplare, men kvantberäkning ser ut till att utnyttja kvanttillstånd av materier – som intrasslade fotoner av ljus eller flera tillstånd av atomer – för att koda information. I teorin, detta kan leda till mycket snabbare och kraftfullare datorbehandling, men tekniken för att stödja kvantberäkning är för närvarande svår att utveckla i skala.

Forskare vid Tyndall har tagit ett steg framåt genom att tillverka quantum dot light-emitting dioder (LEDs) som kan producera intrasslade fotoner (vars handlingar är länkade), teoretiskt möjliggöra deras användning för att koda information i kvantberäkningar.

Det är inte första gången som lysdioder har tillverkats som kan producera intrasslade fotoner, men de metoder och material som beskrivs i det nya dokumentet har viktiga konsekvenser för framtiden för kvantteknologier, förklarar forskaren Dr Emanuele Pelucchi, Chef för Epitaxy and Physics of Nanostructures och medlem av Science Foundation Ireland-finansierade Irish Photonic Integration Center (IPIC) vid Tyndall National Institute i Cork.

"Den nya utvecklingen här är att vi har konstruerat en skalbar uppsättning elektriskt drivna kvantpunkter med lättillgängliga material och konventionella halvledartillverkningsteknologier, och vår metod låter dig styra positionen för dessa källor av intrasslade fotoner, " han säger.

"Att kunna kontrollera positionerna för kvantprickarna och bygga dem i stor skala är nyckelfaktorer för att underbygga en mer utbredd användning av kvantberäkningstekniker när de utvecklas."

Tyndall-tekniken använder nanoteknik för att elektrifiera arrayer av de pyramidformade kvantprickarna så att de producerar intrasslade fotoner. "Vi utnyttjar inneboende egenskaper i nanoskala för hela den "pyramidformade" strukturen, särskilt, en konstruerad självmonterad vertikal kvanttråd, som selektivt injicerar ström i närheten av en kvantpunkt, " förklarar Dr Pelucchi.

"De rapporterade resultaten är ett viktigt steg mot förverkligandet av integrerade kvantfotoniska kretsar designade för kvantinformationsbehandlingsuppgifter, där tusentals eller fler källor skulle fungera unisont."

"Det är spännande att se hur forskningen vid Tyndall fortsätter att bryta ny mark, särskilt i förhållande till denna utveckling inom kvantberäkning. Det betydande genombrottet av Dr Pelucchi främjar vår förståelse för hur man kan utnyttja möjligheterna och kraften i kvantberäkningar och påskyndar utan tvekan framstegen inom detta område internationellt. Fotonikinnovationer från IPIC-teamet på Tyndall kommersialiseras inom ett antal sektorer och som ett resultat, vi driver direkt global innovation genom våra investeringar, talang och forskning inom detta område, sa Dr Kieran Drain, VD på Tyndall National Institute.