Исследователи Передовой инженерной школы Южного федерального университета (ЮФУ) совместно с коллегами из НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург предложили инновационный и относительно простой метод получения структурированных подложек для роста квантовых точек. Данное открытие может стать основой для создания компонентов квантовых вычислительных систем и коммуникаций, обеспечивающих полную защиту передаваемой информации.
Квантовые точки и их значение
Квантовые точки — это наноструктуры, способные излучать одиночные или запутанные фотоны, что делает их ключевыми элементами в системах квантовых коммуникаций и вычислений. Для эффективного функционирования таких систем необходимо, чтобы в активной области источника находилась лишь одна квантовая точка, что является сложной задачей при использовании традиционных методов, поскольку обычно формируется значительно большее количество точек.
Новый подход к созданию квантовых точек
Ученые ЮФУ предложили метод, основанный на предварительном структурировании эпитаксиальной поверхности путем создания на ней углублений, в которых происходит зарождение и рост квантовых точек. Изменяя температуру подложки, давление паров мышьяка и толщину оксидной пленки, исследователи смогли управлять размером и формой создаваемых углублений, а также шероховатостью поверхности. Это позволило получать квантовые точки в режимах, недоступных при использовании обычных поверхностей.
Преимущества и перспективы
Предложенный метод отличается простотой и доступностью, не требуя использования сложных технологий, таких как литография или капельная эпитаксия. Первые эксперименты показали, что полученные квантовые точки способны излучать свет с длиной волны до 1080 нм при температуре жидкого гелия, что превосходит показатели альтернативных методик. Оптимизация данного подхода может позволить сдвинуть диапазон излучения в телекоммуникационные диапазоны О (~1,3 мкм) и С (~1,5 мкм), совместимые с современной оптоволоконной технологией.
Данное исследование вносит значимый вклад в развитие фотоники — приоритетного направления инженерного образования ЮФУ до 2036 года. Полученные результаты могут быть востребованы отечественными высокотехнологичными предприятиями, работающими в области квантовых технологий.
Заключение
Разработка ученых ЮФУ открывает новые возможности в создании компонентов для квантовых вычислений и коммуникаций, обеспечивая более простые и эффективные методы формирования квантовых точек. Это достижение подчеркивает важность междисциплинарного подхода и сотрудничества между различными научными учреждениями для продвижения передовых технологий.