Для квантовых волн создали «светофор»

Группа исследователей из Университета штата Нью-Йорк в Буффало разработала «светофор», который может останавливать квантовые волны. Устройство найдет применение в вычислительной технике, медицине, криптографии, материаловедении и других областях. Статья ученых опубликована в журнале Physical Review Letters.

Хотя электроны хорошо известны нам еще со школы, исследователи до сих пор пытаются понять, почему эти субатомные частицы так ведут себя, и найти новые способы манипуляции ими. В новом исследовании команда использовала атомы, которые составляют кристаллическую структуру полупроводниковых материалов, чтобы либо препятствовать току электронов, либо позволить им свободно проходить, по существу, создав «светофор» для этих квантовых частиц.

Исследователи получили специальный нанопроводник при абсолютном нуле (-273 °C). В таких условиях в этом малоразмерном устройстве электроны проявляют волнообразную природу. Другими словами, они ведут себя скорее как рябь на поверхности пруда, а не как точечные частицы.

Исследователи достигли подобного эффекта, приложив небольшое напряжение к проводнику. Это позволило контролируемо «встряхнуть» его атомы. Атомы в кристаллической решетке были связаны друг с другом так, чтобы колебаться сильнее, поэтому они хорошо сопротивлялись движению квантовых волн. Соответственно, отключение напряжения позволяло электронам проходить по материалу.

Способность управлять субатомными частицами, такими как электроны и фотоны, является ключом к развитию квантовых технологий, особенно квантовых компьютеров. Теоретически такой подход мог бы привести к созданию гораздо более мощных вычислительных систем, чем те, что существуют сегодня. В свою очередь, это создаст большие экономические преимущества в плане безопасности.