Создано фотонное вычислительное устройство на основе квантовых точек
В традиционной вычислительной схеме носителями информации являются электроны. Квантовая оптическая схема вместо относительно медленных электронов использует фотоны — кванты света. Чтобы создавать эти частицы, устройство должно состоять из точечных источников, таких как квантовые точки. Эти полупроводниковые наночастицы, сделанные из относительно небольшого — от десятков тысяч до миллиона — числа атомов, представляют собой структуры величиной менее одной тысячной толщины человеческого волоса.
Чтобы система квантовых точек работала, каждую из этих наночастиц нужно установить на матрицу другого полупроводника в регулярном порядке. Кроме того, все частицы должны иметь строго одинаковые размеры и определенную ориентацию в пространстве. Все это нужно, чтобы квантовые точки в схеме испускали фотоны одной и той же длины волны при возбуждении. До сих пор это было препятствием, не позволяющим создать фотонные вычислительные устройства.
В новом исследовании ученые представили технологию, которая позволяет располагать на матрице квантовые точки одинакового размера и формы. Она основана на методе под названием «субстрат-кодированное эпитаксиальное уменьшение размера». Ученые изготовили регулярные массивы «нановпадин» в форме пирамиды с определенной ориентацией краев, формой и глубиной на плоской полупроводниковой подложке, состоящей из арсенида галлия (GaAs).
Затем в эти отверстия исследователи устанавливали квантовые точки, по очереди осаждая в них атомы галлия и индия. После этого авторы заполняли пространство между квантовыми точками специальным соединением, которое выравнивало поверхность подложки. В результате у ученых получилась первая фотонная схема, составляющие элементы которой генерируют свет с одной и той же длиной волны. Теперь физики планируют протестировать различные виды полупроводниковых наночастиц в таких схемах, чтобы выяснить эффективность их работы.
Исследование опубликовано в журнале APL Photonics.
Препятствием для создания фотонных вычислительных схем до сих пор была разница в размерах и форме точечных источников света. Теперь ученые смогли решить эту проблему и создать прототип фотонного компьютера