Нанотехнологи Алфёровского университета совместно с коллегами из Дании впервые создали квантовые точки GaAs в нитевидных нанокристаллах AlGaAs на поверхности кремния. Полученный материал не только обладает высоким качеством, но и демонстрирует возможность излучения в квантовых точках. Это открывает новые возможности для создания квантовых компьютеров для сверхбыстрых вычислений и безопасного обмена информацией. Результаты опубликованы в журнале Nature group — npj Quantum Information.
Быстрые вычисления огромного объёма данных могут стать возможными благодаря квантовым компьютерам, а квантовая криптография позволяет защитить информацию во время её передачи, искажая её при прочтении посторонним пользователем. Эти технологии основаны, в том числе, на использовании квантовых точек, также известных как "искусственные атомы" – нанокристаллов полупроводникового материала, где, из-за малого размера наночастиц, носители заряда в них ведут себя не так, как в объемных полупроводниках, проявляя свои квантовые свойства.
Исследователи Алфёровского университета создали новый тип наноструктур с квантовыми точками с возможностью получения в них необходимого биэкситон-экситон излучения. Исследования проходили совместно с физиками Технического университета Дании (DTU) — научной группой профессора Акопяна
“Наши структуры перспективны для ряда приложений, в том числе, для квантовой криптографии. С помощью полученного излучения можно обмениваться информацией, не опасаясь, что её перехватят. Также полученные материалы могут быть использованы при создании квантовых компьютеров”, — объясняет Родион Резник младший научный сотрудник лаборатории эпитаксиальных нанотехнологий Алфёровского университета.
Инновационные структуры в виде нитевидных нанокристаллов (ННК) арсенид алюминия-галлия (AlGaAs) учёные СПбАУ синтезировали методом молекулярно-пучковой эпитаксии на поверхности кремния и сформировали в теле таких кристаллов квантовые точки (КТ) на основе арсенида галлия (GaAs).
Далее вместе с коллегами из Дании исследователи теоретически показали, что можно возбуждать только квантовую точку в нанокристалле отдельно от остальной структуры, что и было подтверждено экспериментально.
Результаты открывают возможности для создания усовершенствованных квантовых устройств, в которых можно управлять состоянием каждой квантовой точки индивидуально.
“Нами был исследован абсолютно новый полупроводниковый материал — AlGaAs ННК.Сформированные в его теле квантовые точки позволяют создавать системы, превосходящие по своим параметрам все имеющиеся аналоги” — уверен Георгий Цырлин, д.ф.-м.н., заведующий лабораторией эпитаксиальных нанотехнологий Алфёровского университета.
Полученные нанострутуры позволять не только защитить информацию при использовании квантовой криптографии, но и увеличить скорость передачи данных в квантовых компьютерах.
