Графеновые ленты — идеальная основа квантовых компьютеров

Графен — слой углерода толщиной в один атом — по структуре напоминает проволочную сетку и сам по себе обладает любопытными электронными свойствами. Но если отрезать от него полосу шириной менее 5 нм, у нее возникают новые, квантовые свойства. И тогда графен становится потенциальной альтернативой кремниевым полупроводникам, пишет Phys.org.

Основу для нынешнего прорыва заложил в прошлом году физик-теоретик Беркли Стивен Луи. Он высказал гипотезу, что соединение двух различных типов нанолент создаст новый материал, с помощью которого можно будет ловить отдельные электроны между сегментами ленты. Для этого «топология» двух нанолент должна отличаться. Топология в данном случае означает форму, которую принимает электрон, движущийся по законам квантовой механики через такую ленту.

Химик Феликс Фишер и физик Майкл Кромми решили проверить идею Луи на практике. В ходе эксперимента они подтвердили, что соединения нанолент, обладающие подходящей топологией, действительно заняты отдельными электронами.

Нанолента, созданная по рецепту Луи, образует сверхрешетку и создает линию электронов, которые взаимодействуют по законам квантовой механики.

В зависимости от расстояния, на котором находятся ленты, новая решетка становится либо металлом, либо полупроводником, либо цепью кубитов — базовых элементов квантового компьютера.

Длину каждого сегмента можно варьировать, меняя квантово-механическое взаимодействие пойманных электронов. Если они находятся близко друг от друга, они взаимодействуют сильно и образуют два квантовых состояния, свойства которых можно контролировать. Если же расстояние чуть больше, они ведут себя как квантовые магниты, или спины, которые идеально подходят для квантовых компьютеров.   

В разработке новых материалов удивительные перспективы открываются регулярно. Недавно Хайтек+ писал о борофене — искусственно созданном двумерном кристалле на основе бора. Американские исследователи считают, что его уникальное свойство сохранять четкость кристаллической решетки на границах форм может преобразить электронику будущего.