Azotek galu – związek, który może przyspieszyć budowę komputerów kwantowych

Chińscy naukowcy dokonali przełomu w dziedzinie kwantowych układów scalonych, korzystając z powszechnie stosowanego półprzewodnika – GaN, do stworzenia źródła światła kwantowego. Azotek galu, materiał znany od dekad z zastosowań w niebieskich diodach elektroluminescencyjnych, teraz ujawnia swoje „znakomite właściwości” w budowie małych, sprawnych chipów kwantowych. Informacje te przekazał zespół z Uniwersytetu Elektronicznej Nauki i Technologii Chin (UESTC), Uniwersytetu Tsinghua oraz Szanghajskiego Instytutu Mikrosystemów i Technologii Informacyjnej.

Urządzenie opracowane przez chińskich naukowców produkowało pary świetlnych cząstek, które były splątane kwantowo, co umożliwia ich wykorzystanie do przesyłania informacji. Ten rodzaj źródła światła charakteryzuje się znacznie szerszym zakresem długości fal w porównaniu do istniejących rozwiązań opartych na takich materiałach jak azotek krzemu czy fosforek indu.

Zademonstrowaliśmy, że azotek galu jest dobrą platformą dla fotoniki kwantowej, gdzie generowanie światła kwantowego jest kluczowe — powiedział główny autor badania, Zhou Qiang z UESTC, w rozmowie z Physics Magazine.

Eksperyment zaczął się od wyhodowania cienkiej warstwy kryształów GaN na warstwie szafiru. Następnie naukowcy wygrawerowali w warstwie pierścień o szerokości 120 mikrometrów, umożliwiając cząstkom światła podróżowanie wokół niego. Kiedy badacze wprowadzili do warstwy GaN światło lasera podczerwonego, niektóre cząstki światła zostały uwięzione i „rezonowały” w parach. Efekt znany jako spontaniczne mieszanie czterofalowe spowodował, że powstały nowe pary cząstek światła, które były ze sobą splątane.

Azotek galu jest obiecującym materiałem dla wielu elementów obwodu kwantowego

Stopień splątania wytworzony przez pierścień z azotku galu był porównywalny do tego mierzonego dla innych źródeł światła kwantowego. Zakres długości fal wyjściowych rozszerzył się jednak z 25,6 nanometrów przy poprzednich materiałach do 100 nanometrów.

Dzięki zapewnieniu szerszego zakresu długości fal będziemy mogli spełnić oczekiwania większej liczby użytkowników, którzy mają nadzieję uzyskać dostęp do sieci kwantowej — dodał Zhou, w rozmowie z dziennikiem Science and Technology Daily.

Poza źródłem światła kwantowego azotek galu jest również obiecującym materiałem do tworzenia innych elementów obwodu kwantowego, w tym laserów i detektorów cząstek światła.

Źródło: SCMP