Ученые ЮФУ сделали шаг к созданию устройств квантовой связи и квантовых компьютеров

Коллектив ученых ЮФУ впервые выявил эффект аномального поведения атомов вещества, осаждаемых на поверхность полупроводниковых подложек в присутствии атомов алюминия в условиях капельной эпитаксии.

Это открывает путь к новым перспективным исследованиям наноструктурных веществ и позволяет продвинуться в области технологии создания устройств квантовой связи, которую практически невозможно взломать, и квантовых компьютеров, обладающих огромной вычислительной мощностью по сравнению с обычными компьютерами.

квантовый компьютер

Ученые ЮФУ сделали шаг к созданию устройств квантовой связи и квантовых компьютеров / ©finobzor.ru

Исследование опубликовано в журнале Nanotechnology. «Капельная эпитаксия – это интересная методика технологии молекулярно-лучевой эпитаксии, когда вещества наращиваются друг на друга послойно», – рассказывает доцент Института нанотехнологий, электроники и приборостроения, руководитель проекта Максим Солодовник.

В ходе этого процесса первоначально формируются наноразмерные капли металла, которые затем, если в этом есть необходимость, выдерживаются в потоке молекул мышьяка или другого похожего элемента, что приводит к превращению капель в наноструктуры различного типа. Это позволяет контролировать структуру отдельных молекул и управлять ею.

«Такая технология очень перспективна для задач квантовых коммуникаций и вычислений. Приступая к исследованию, мы ожидали, что использование слоев с различным содержанием атомов алюминия (AlGaAs) позволит нам уменьшить размер молекул, как это происходит при обычной эпитаксии. Однако на практике мы обнаружили обратный эффект, что стало неожиданностью для нас – вещества, наслаиваясь, только увеличили объем структур», – продолжает Максим Солодовник.

Чтобы объяснить данный эффект, ученые разработали математическую модель на основе метода Монте-Карло, с помощью которой наблюдали за поведением атомов в условиях, максимально приближенных к экспериментальным. Суть метода заключается в том, что рассматриваемый процесс описывается математической моделью с использованием генератора случайных величин, модель многократно обсчитывается, на основе полученных данных вычисляются вероятностные характеристики.

Экспериментальные зависимости

Экспериментальные зависимости влияния параметров роста на процессы формирования наноструктур для поверхностей с различным содержанием алюминия / ©Пресс-служба ЮФУ
 

«Детальное изучение протекающих процессов с помощью симуляций подтвердило, что в условиях капельной эпитаксии химическая активность атомов алюминия может проявлять себя иначе», – добавляет Сергей Балакирев, кандидат технических наук, ассистент ИНЭП ЮФУ, также принимающий участие в реализации проекта. Совокупность теоретических и экспериментальных данных позволила предложить физически обоснованное объяснение наблюдаемому эффекту.

«Обнаруженный эффект не только объясняет природу протекающих процессов на поверхности полупроводниковых подложек, но и дает возможность продвинуться в развитии эпитаксиальной технологии. Кроме того, в перспективе, данный эффект можно использовать как дополнительный управляющий параметр – ведь мы потенциально можем менять состав слоев, сохраняя при этом размер наноструктур», – заключает Максим Солодовник.

Эффект расширяет возможности управления свойствами наноструктур, поскольку изменение их состава и размера неизбежно приводит к изменению других параметров (например, длины волны поглощения или излучения). Исследование ученых ЮФУ позволяет продвинуться в области технологии создания устройств квантовой связи, которую практически невозможно взломать, и квантовых компьютеров, обладающих огромной вычислительной мощностью в ряде задач по сравнению с обычными компьютерами. Результаты получены в рамках проекта Российского научного фонда «Новые подходы в капельной эпитаксии наноструктур А3В5». 

Поделитесь с друзьями
Оставьте свой комментарий! До 500 символов!
    Пока без коментариев...
    По теме
    10 самых мощных суперкомпьютеров мира...
    10 самых мощных суперкомпьютеров …
    На Марс люди так и не летают, рак еще не вылечили, от использования нефти не избавились. И все же существует области, где человечество достигло невероятного прогресса за последние десятилетия. Вычислительная мощь компьютеров – как раз одна из них.
    Читать дальше →
    Представлена обувь для ходьбы в виртуальной реальности (Видео)...
    Представлена обувь для ходьбы …
    Американский стартап показал прототип роботизированных ботинок, которые помогают оставаться на одном месте во время игры в виртуальной реальности и создают ощущение ходьбы.
    Читать дальше →
    Как защитить авторские права в интернете...
    Как защитить авторские права …
    Размещаете уникальный контент в сети – обязательно разберитесь, в каких случаях его использование будет считаться нарушением ваших авторских прав, как это предотвратить и что делать, если продуктами вашей творческой деятельности все же воспользовались без разрешения.
    Читать дальше →
    Новые углеродные покрытия улучшат свойства оптоэлектроники...
    Новые углеродные покрытия улучшат …
    Российские материаловеды разработали инновационные покрытия на основе углеродных нанотрубок, которые будут применяться для оптимизации оптоэлектронных устройств, в том числе лазеров, элементов преобразователей инфракрасного излучения и жидкокристаллических дисплеев, а также для защитных покрытий.
    Читать дальше →
    Читайте также

    Лагерная психология: переработка человека на фабриках смерти...

    Лагерная психология: переработка человека …
    Задачей фашистских концлагерей было уничтожить личность. Тех, кому повезло меньше, уничтожали физически, кому «больше» – морально. Даже имя человека переставало здесь существовать. Вместо него был только идентификационный номер, которым называл себя в своих мыслях даже сам заключенный.
    Читать дальше →

    Тутанхамон: загадка гробницы...

    Тутанхамон: загадка гробницы
    Эта история началась с гибели подростка – правителя Древнего Египта. Его имя могло навсегда кануть в Лету, если бы не череда загадочных смертей, удивительным образом связанная с ним. Тутанхамон вовсе не был выдающимся царем, но события, которые произошли 3000 лет спустя, сделали его самым известным из когда-либо живших фараонов.
    Читать дальше →

    Ученые рассказали о противовирусных свойствах некоторых соков и з...

    Ученые рассказали о противовирусных …
    Вирусологи сравнили вирулицидную активность четырех натуральных напитков против коронавируса SARS-CoV-2 и вируса гриппа: так они обнаружили, что сок черноплодной рябины и граната, а также зеленый чай могут снижать инфекционные титры. При этом сок черноплодки оказался наиболее эффективным.
    Читать дальше →

    9 Самых Ядовитых Пауков в Мире...

    9 Самых Ядовитых Пауков …
    Какой паук самый ядовитый? Можно ли умереть от укуса паука? Встреча с некоторыми пауками может закончиться для вас визитом к врачу или чем-то более серьезным. Так какие пауки наиболее ядовиты? Как защититься от них? Не переживайте — мы ответим на все ваши вопросы.
    Читать дальше →

    НЛП в решете: нейроны, лингвистика и немножко волшебства...

    НЛП в решете: нейроны, …
    Хотите добиться успеха Стива Джобса? Раз и навсегда перестать мямлить, ныть, переживать по поводу прыщей, за две минуты соблазнить самую красивую девушку на курсе и оказывать влияние на людей? Бросить пить, курить и по-английски заговорить? Это вам не к бабке – она тут бессильна, это вам к тренеру НЛП.
    Читать дальше →

    10 природных явлений на Земле, которые мы не понимаем...

    10 природных явлений на …
    Многих завораживают странные явления, происходящие на других планетах. Кажется, стоит лишь достичь этих далеких миров, как все тайны рассеются. Однако и на Земле происходит немало необычных явлений, в чьей природе ученые пока не в силах разобраться.
    Читать дальше →