Физики пропустили свет через самый тонкий в мире кристалл-полупроводник

В каждой современной микросхеме, спрятанной внутри ноутбука или смартфона, можно увидеть транзисторы — небольшие полупроводниковые приборы, управляющие протеканием электрического тока, то есть потоком электронов. Если заменить электроны на фотоны (элементарные частицы света), то перед учеными откроется перспектива создания новых вычислительных систем, способных обрабатывать огромные потоки информации со скоростью, близкой к скорости света. Именно фотоны сегодня считаются лучшими претендентами на роль «передатчиков» информации в квантовых компьютерах — все еще гипотетических вычислительных машинах, живущих по законам квантового мира и способных решать некоторые задачи эффективнее самых мощных суперкомпьютеров.

Хотя никаких физических ограничений для создания квантовых компьютеров нет, все же ученые до сих пор не выбрали, какая же материальная форма станет самой удобной и эффективной для реализации идеи квантового компьютера. Например, как будут работать транзисторы в такой вычислительной машине? Приблизиться к решению этой проблемы смогли ученые из Вюрцбургского университета (Германия), Саутгемптонского университета (Великобритания), Университета Гренобль Альпы (Франция), Университета штата Аризона (США), Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе РАН и Санкт-Петербургского государственного университета.

Физики изучили распространение света в двумерном кристаллическом слое диселенида молибдена (MoSe2) толщиной всего в один атом — это самый тонкий в мире полупроводниковый кристалл. Исследователи выяснили, что поляризация света, распространяющегося в сверхтонком кристаллическом слое, зависит от направления распространения света. Это явление обусловлено эффектами спин-орбитального взаимодействия в кристалле. Кстати, график, показывающий пространственное распределение поляризации света, отметили ученые, получился довольно необычным — он напоминает разноцветного морского рапана. Результаты работы физиков открывают путь к созданию одноатомных оптических транзисторов — компонентов для квантовых компьютеров, потенциально способных проводить вычисления со скоростью света. Научная статья опубликована в журнале Nature Nanotechnology.

Сверхтонкие кристаллы диселенида молибдена для экспериментов синтезировали в лаборатории профессора Свена Хефлинга в Вюрцбургском университете — одной из лучших лабораторий роста кристаллов в Европе. Измерения проводились как в Вюрцбурге, так и в Санкт-Петербурге — под руководством профессора СПбГУ Алексея...