I varje modern mikrokrets gömd inuti en bärbar dator eller smartphone, du kan se transistorer - små halvledarenheter som styr flödet av elektrisk ström, dvs flödet av elektroner. Om vi ​​ersätter elektroner med fotoner (elementarpartiklar av ljus), då kommer forskare att ha möjlighet att skapa nya datorsystem som kan bearbeta massiva informationsflöden med en hastighet nära ljusets hastighet. För närvarande, det är fotoner som anses vara bäst för att överföra information i kvantdatorer. Dessa är fortfarande hypotetiska datorer som lever enligt kvantvärldens lagar och kan lösa vissa problem mer effektivt än de mest kraftfulla superdatorerna.

Även om det inte finns några grundläggande gränser för att skapa kvantdatorer, forskare har fortfarande inte valt vilken materialplattform som är den mest bekväma och effektiva för att implementera idén om en kvantdator. supraledande kretsar, kalla atomer, joner, defekter i diamant och andra system tävlar nu om att bli en vald för den framtida kvantdatorn. Det har blivit möjligt att lägga fram halvledarplattformen och tvådimensionella kristaller, specifikt, tack till forskare från:universitetet i Würzburg (Tyskland); University of Southampton (Storbritannien); universitetet i Grenoble Alpes (Frankrike); University of Arizona (USA); Westlake University (Kina), Ioffe Physical Technical Institute of the Russian Academy of Sciences; och St Petersburgs universitet.

Fysikerna studerade ljusets utbredning i ett tvådimensionellt kristallskikt av molybdendiselenid (MoSe ₂ ) som bara är en atom tjock – det här är den tunnaste halvledarkristallen i världen. Forskarna fann att polariseringen av ljus som sprider sig i ett superfint kristallint lager beror på ljusets utbredningsriktning. Detta fenomen beror på effekterna av spin-omloppsinteraktion i kristallen. Intressant, som forskarna noterade, grafen som visar den rumsliga fördelningen av ljusets polarisering visade sig vara ganska ovanlig – den liknar en mångfärgad marin rapana.

Ultrafina molybdendiselenidkristaller för experiment syntetiserades i professor Sven Höflings laboratorium vid universitetet i Würzburg. Det är ett av de bästa laboratorierna för kristalltillväxt i Europa. Mätningar utfördes både i Würzburg och i St Petersburg under överinseende av Alexey Kavokin, professor vid St Petersburgs universitet. En viktig roll i utvecklingen av den teoretiska basen gjordes av Mikhail Glazov. Han är motsvarande medlem av Ryska vetenskapsakademin, anställd vid Spin Optics Laboratory vid St Petersburg University, och en ledande forskarassistent vid Ioffe Physical Technical Institute.

"Jag förutser att inom en snar framtid, tvådimensionella monoatomiska kristaller kommer att användas för att överföra information i kvantenheter, sa professor Alexey Kavokin, chef för Spin Optics Laboratory vid St Petersburg University. "Vad klassiska datorer och superdatorer tar väldigt lång tid att göra, en kvantberäkningsenhet kommer att fungera mycket snabbt. Däri ligger den stora faran med kvantteknik – jämförbar med faran med en atombomb. Med deras hjälp kommer det att vara möjligt, till exempel, att hacka bankskyddssystem mycket snabbt. Därför pågår idag ett intensivt arbete, inklusive skapandet av metoder för att skydda kvantenheter:kvantkryptografi. Och vårt arbete bidrar till halvledarkvantteknologi."

Dessutom, som forskaren noterade, forskningen var ett stort steg framåt i studiet av ljusinducerad (d.v.s. uppträder i närvaro av ljus) supraledning. Det är fenomenet när de material som låter elektrisk ström passera har noll motstånd. För närvarande, detta tillstånd kan inte uppnås vid temperaturer över minus 70 C. Emellertid, om rätt material hittas, denna upptäckt kommer att göra det möjligt att överföra elektricitet till vilken punkt som helst på jorden utan förlust, och att skapa en ny generation elmotorer. Det bör påminnas om att i mars 2018, forskargruppen av Alexey Kavokin förutspådde att strukturer som innehåller supraledande metaller, som aluminium, kan hjälpa till att lösa problemet. Nu för tiden, forskare vid St Petersburg University letar efter ett sätt att få experimentella bevis på sin teori.