在每一個隱藏在筆記本電腦或智能手機內(nèi)部的現(xiàn)代微電路中，都可以看到晶體管——控制電流流動，即電子流動的小型半導(dǎo)體設(shè)備。如果用光子(光的基本粒子)取代電子，那么科學(xué)家們將有希望創(chuàng)造出新的計算系統(tǒng)，能夠以接近光速的速度處理大量信息流。

目前，光子被認為是量子計算機中傳輸信息的最佳方式。這些仍然是假想的計算機，根據(jù)量子世界的定律，能夠比最強大的超級計算機更有效地解決一些問題。

盡管創(chuàng)造量子計算機沒有基本的限制，科學(xué)家們?nèi)匀粵]有選擇什么材料平臺將是最方便和有效實現(xiàn)量子計算機的想法。超導(dǎo)電路、冷原子、離子、金剛石中的缺陷和其他系統(tǒng)現(xiàn)在都在競爭成為未來量子計算機的一個選擇。特別是，由于來自德國維爾茨堡大學(xué)的科學(xué)家，已經(jīng)有可能提出半導(dǎo)體平臺和二維晶體，南安普敦大學(xué)，格勒諾布爾阿爾卑斯大學(xué)，亞利桑那大學(xué)，俄羅斯科學(xué)院Ioffe物理技術(shù)研究所，還有圣彼得堡大學(xué)等。

物理學(xué)家們研究了光在只有一個原子厚度的二硫化鉬(MoSe2)二維晶體層中的傳播，這是世界上最薄的半導(dǎo)體晶體。研究人員發(fā)現(xiàn)，在超細晶體層中傳播的光，偏振性取決于光的傳播方向。這種現(xiàn)象是由于晶體中自旋軌道相互作用的結(jié)果。有趣的是，正如科學(xué)家們所指出的，光的偏振空間分布，結(jié)果卻很不尋常——它很像一個多顏色的海洋rapana。在維爾茨堡大學(xué)斯文·霍夫林教授實驗室里合成了用于實驗的超細二甲苯鉬晶，這是是歐洲最好的晶體生長實驗室之一。

在圣彼得堡大學(xué)教授Alexey Kavokin的監(jiān)督下，在維爾茨堡和圣彼得堡進行了測量。俄羅斯科學(xué)院的通訊成員，圣彼得堡大學(xué)自旋光學(xué)實驗室的一名員工，Ioffe物理技術(shù)研究所的主要研究助理米哈伊爾·格萊佐夫在理論基礎(chǔ)的發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。圣彼得堡大學(xué)(St Petersburg University)自旋光學(xué)實驗室主任阿列克謝?卡沃金(Alexey Kavokin)教授說：我預(yù)計在不久的將來，二維單原子晶體將被用來在量子器件中傳輸信息。經(jīng)典計算機和超級計算機需要很長時間才能完成的事情，量子計算設(shè)備可以很快完成。

其中蘊含著量子技術(shù)的巨大危險——堪比原子彈。例如，在量子技術(shù)幫助下，將有可能非常迅速地侵入銀行保護系統(tǒng)。這就是為什么今天密集的工作正在進行，包括創(chuàng)造保護量子設(shè)備的方法：量子密碼學(xué)。研究為半導(dǎo)體量子技術(shù)做出了貢獻。此外，這項研究是光誘導(dǎo)(即出現(xiàn)在光存在下)超導(dǎo)性研究的一大進步。這是一種讓電流通過材料電阻為零的現(xiàn)象。目前，這種狀態(tài)無法在零下70攝氏度以上的溫度下達到。然而，如果找到合適材料，這一發(fā)現(xiàn)將使把電傳輸?shù)降厍蛏先魏蔚胤蕉辉斐扇魏螕p失成為可能，并創(chuàng)造出新一代電動機。

博科園｜研究/來自：圣彼得堡國立大學(xué)

參考期刊《自然納米技術(shù)》

DOI: 10.1038/s41565-019-0492-0

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