После нескольких десятков лет миниатюризации электронные компоненты компьютеров приблизились к фундаментальному пределу. В поисках выхода из этого затруднения инженеры и ученые всего мира обращаются к радикально новой парадигме: квантовым технологиям. Специалистам из Университета Чикаго удалось добиться прорыва в этой области: теперь квантовые состояния можно интегрировать в обычные электронные устройства из карбида кремния, пишет Phys.org.

«Возможность создавать и управлять высокопроизводительными квантовыми битами в коммерческой электронике стала для нас сюрпризом, — заявил ведущий исследователь Дэвид Авшалом. — Эти открытия изменили наше представление о разработке квантовых технологий — не исключено, что мы сможем найти способ использования современной электроники для создания квантовых устройств».

В двух научных статьях группа Авшалома продемонстрировала возможность с помощью электричества управлять квантовыми состояниями в карбиде кремния.

Это серьезно упростит проектирование и производство квантовой электроники — для проведения квантовых экспериментов не понадобится прибегать к экзотическим материалам: сверхпроводящим металлам, левитирующим атомам или алмазам.

Квантовые состояния в карбиде кремния обладают дополнительным преимуществом — они испускают одну частицу света в частотах, близких к телекоммуникационному диапазону. Таким образом, они хорошо подходят для передачи информации на длинные расстояния через привычные оптоволоконные сети, которые уже переносят 90% данных.

Более того, эти фотоны могут приобрести новые, поразительные свойства в сочетании с существующей электроникой.

К примеру, ученые разработали «квантовое радио», позволяющее посылать квантовую информацию на очень большие расстояния.

Известно, что помехи могут нарушить передачу квантовой информации. Во второй статье ученые описывают решение этой проблемы через использование базового элемента электроники — диода, благодаря которому квантовый сигнал внезапно стал свободным от шума и почти идеально стабильным.

«Эта работа приближает нас к появлению систем, способных хранить и распределять квантовую информацию через волоконно-оптические сети, — сказал Авшалом. — Такие квантовые сети сделают возможным новый класс технологий: неподверженные взломам каналы связи, телепортации состояний электронов и квантовый интернет».

Чип для квантовой коммуникации размером примерно 3 мм разработали сингапурские ученые. Он обеспечивает высокий уровень безопасности при передаче данных, но при этом в 1000 раз меньше существующих аналогов.