Em cada microcircuito moderno escondido dentro de um laptop ou smartphone, você pode ver transistores - pequenos dispositivos semicondutores que controlam o fluxo de corrente elétrica, ou seja, o fluxo de elétrons. Se substituirmos elétrons por fótons (partículas elementares de luz), então, os cientistas terão a perspectiva de criar novos sistemas de computação que podem processar fluxos de informações massivas a uma velocidade próxima à velocidade da luz. Atualmente, são os fótons os melhores para transmitir informações em computadores quânticos. Esses ainda são computadores hipotéticos que vivem de acordo com as leis do mundo quântico e são capazes de resolver alguns problemas com mais eficiência do que os supercomputadores mais poderosos.

Embora não haja limites fundamentais para a criação de computadores quânticos, os cientistas ainda não escolheram qual plataforma material será a mais conveniente e eficaz para implementar a ideia de um computador quântico. Circuitos supercondutores, átomos frios, íons, defeitos no diamante e em outros sistemas competem agora para serem escolhidos para o futuro computador quântico. Tornou-se possível apresentar a plataforma de semicondutores e cristais bidimensionais, especificamente, agradecimentos aos cientistas da:Universidade de Würzburg (Alemanha); a Universidade de Southampton (Reino Unido); a Universidade de Grenoble Alpes (França); a Universidade do Arizona (EUA); a universidade Westlake (China), o Instituto Técnico Físico Ioffe da Academia Russa de Ciências; e a Universidade de São Petersburgo.

Os físicos estudaram a propagação da luz em uma camada de cristal bidimensional de disseleneto de molibdênio (MoSe ₂ ), que tem apenas um átomo de espessura - este é o cristal semicondutor mais fino do mundo. Os pesquisadores descobriram que a polarização da propagação da luz em uma camada cristalina superfina depende da direção da propagação da luz. Este fenômeno é devido aos efeitos da interação spin-órbita no cristal. Interessantemente, como os cientistas notaram, o gráfico que mostra a distribuição espacial da polarização da luz revelou-se bastante incomum - lembra um rapana marinho multicolorido.

Cristais ultrafinos de disseleneto de molibdênio para experimentos foram sintetizados no laboratório do Professor Sven Höfling na Universidade de Würzburg. É um dos melhores laboratórios de crescimento de cristais da Europa. As medições foram realizadas em Würzburg e em São Petersburgo sob a supervisão de Alexey Kavokin, professor da Universidade de São Petersburgo. Um papel importante no desenvolvimento da base teórica foi desempenhado por Mikhail Glazov. Ele é um membro correspondente da Academia Russa de Ciências, um funcionário do Laboratório Spin Optics da Universidade de São Petersburgo, e um importante associado de pesquisa no Instituto Técnico Físico Ioffe.

"Eu prevejo isso em um futuro próximo, cristais monoatômicos bidimensionais serão usados ​​para transferir informações em dispositivos quânticos, "disse o professor Alexey Kavokin, chefe do Laboratório Spin Optics da Universidade de São Petersburgo. "O que os computadores e supercomputadores clássicos demoram muito para fazer, um dispositivo de computação quântica o fará muito rapidamente. É aí que reside o grande perigo das tecnologias quânticas - comparável ao perigo de uma bomba atômica. Com a ajuda deles, será possível, por exemplo, para hackear sistemas de proteção bancária muito rapidamente. É por isso que hoje um trabalho intensivo está em andamento, incluindo a criação de meios de proteção de dispositivos quânticos:criptografia quântica. E nosso trabalho contribui para as tecnologias quânticas de semicondutores. "

Adicionalmente, como o cientista observou, a pesquisa foi um grande passo à frente no estudo da supercondutividade induzida pela luz (ou seja, aparecendo na presença de luz). É o fenômeno quando os materiais que permitem a passagem da corrente elétrica apresentam resistência zero. Atualmente, este estado não pode ser alcançado em temperaturas acima de -70 C. No entanto, se o material adequado for encontrado, esta descoberta tornará possível transferir eletricidade para qualquer ponto da Terra sem qualquer perda, e criar uma nova geração de motores elétricos. Deve-se lembrar que em março de 2018, a equipe de pesquisa de Alexey Kavokin previu que estruturas contendo metais supercondutores, como o alumínio, pode ajudar a resolver o problema. Hoje em dia, cientistas da Universidade de São Petersburgo estão procurando uma maneira de obter evidências experimentais de sua teoria.