Новая перспективная технология для создания квантовых информационных систем

Объединение двух разрабатываемых технологий – плазмоники и нанофотоники – обещает возможность создания новых квантовых информационных систем. Технология основана на метаматериалах и использовании одиночных фотонов для коммутации и маршрутизации в компьютерах будущего.

«Бесшовный интерфейс между плазмоникой и нанофотоникой мог бы гарантировать использование света для преодоления ограничений в скорости работы интегральных схем», - сказал проф. Владимир Шалаев из Центра нанотехнологий Университета Пердью.

Исследователи предлагают использование «взаимодействий при посредничестве плазмонов», или устройств, которые манипулируют индивидуальными фотонами и квазичастицами, называемыми плазмонами (результат взаимодействия электронов и фотонов).

«Мы хотели бы записывать и считывать данные посредством одного фотона, но для этого необходим очень эффективный источник единичных фотонов, - говорит проф. Шалаев. – Проблема здесь заключается в том, чтобы увеличить эффективность генерирования единичных фотонов в широком спектре, и здесь на помощь приходят плазмоника и метаматериалы».

Препятствием для разработки квантовых информационных систем являются трудности сохранения квантовых состояний достаточно длительное время, чтобы иметь возможность записывать и считывать данные. Одним из возможных решений может быть использование алмазов с азотными вакансиями - дефектами в кристаллической решетке, которые часто встречаются в природе, но могут создаваться под воздействием бомбардировки высокоэнергетическими частицами и тепла.

«Азотные вакансии в алмазах работают в очень широком спектральном диапазоне и что очень важно – при комнатных температурах», - отметил проф. Шалаев.

         

«Сферическая дисперсия» света в обычном материале (слева) и      «гиперболическая дисперсия» в метаматериале (справа), не встречающаяся ни в одном обычном материале