Физики из МФТИ отыскали «забытый» материал, он горазд стать основой для высокоскоростного квантового интернета. В материале журнала по квантовым технологиям Nature Partner Journal Quantum Information со ссылкой на интститут сообщается, что отыскан способ повысить до более чем 1 Гбит/с скорость передачи информации по безусловно защищенному квантовому каналу. Это сделает квантовый интернет такому же скорым, как и обычный.
Весь мир ведет гонку по созданию квантовых компьютеров. В нее уже давно включились индустриальные гиганты Google, IBM, Microsoft и лидирующие международные исследовательские центры и университеты. Однако пока неизвестно, когда безошибочно появятся такие устройства.
Дело в том, что квантовый компьютер может вызвать переворот в области информационной безопасности.
Конфиденциальность передаваемой информации (личная переписка, банковская информация и т.п.), обеспечивается сегодня алгоритмами шифрования, для взлома которых классическому суперкомпьютеру потребуются годы. Ожидается, что квантовый компьютер сможет сделать это за доли секунды. Но и в данном случае есть возможность на 100% защитить передаваемую информацию. Идет речь о квантовой криптографии, стойкость которой обеспечивается не сложностью расшифровки, а законами квантовой физики. Ее принцип основан на невозможности создать копию незнакомого квантового состояния без изменения оригинала.
Передавать информацию на дистанцию лучше всего за счет квантов света – фотонов, – несущих квантовые колочены. Но важно найти подходящую для дельного использования квантовую систему. В этом и состоит вся сложность. К образцу, квантовые точки превосходно работают только при очень невысоких температурах (порядка −200 ?), а ультрасовременные двумерные материалы, такими как графен, просто не в состоянии неоднократно излучать фотоны при электрическом возбуждении.
Решение исследователей из МФТИ состоит в использовании уже забытого сегодня в оптоэлектронике материала – карбида кремния. Впервые однофотонную электролюминесценцию в этом полупроводнике удалось получить в 2015 году группе ученых из Австралии.
Как ни странно, но и многиеменно с карбида кремния ни мало ни много началась вся современная оптоэлектроника: в нём впервые наблюдалась электролюминесценция (свечение при пропускании электрического тока), в 1920-е годы на его основе были продемонстрированы первые в мире светодиоды, ну а в 1970-е в СССР они выпускались в промышленных масштабах. Однако, в 1980-е карбид кремния был полностью вытеснен из оптоэлектроники прямозонными полупроводниками и практически забыт.
Дмитрий Федянин и коллеги из лаборатории нанооптики и плазмоники Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ показали, как усовершенствовать карбид-кремниевый однофотонный светодиод, чтобы повысить скорость излучения фотонов до нескольких миллиардов в секунду.