Люксембург находится в авангарде квантовых технологий, и исследователи разрабатывают квантовые чипы, которые могут произвести революцию в квантовом интернете и квантовых компьютерах. Флориан Кайзер, руководитель исследовательской группы по квантовым материалам в Люксембурге, возглавляет этот амбициозный проект, целью которого является создание «квантовой системы на чипе». Эта инновация обещает повысить производительность и обеспечить экономически эффективное производство с использованием стандартной полупроводниковой технологии.
Квантовые компьютеры могут решать сложные математические задачи, недоступные для классических машин. Квантовые симуляторы могут помочь в открытии новых, эффективных материалов для устойчивого общества. Квантовые датчики предлагают беспрецедентную чувствительность для исследований как на нано-, так и на макроуровнях, от нано-МРТ до обнаружения гравитационных волн.
В основе этой технологии лежат кубиты на основе оптически активных спинов в кристаллах карбида кремния, известных как «центры окраски». Эти центры, атомарно малые дефекты внутри кристалла, обладают квантовыми свойствами, подобными свойствам отдельных атомов. Фотоны, испускаемые этими центрами, могут служить фотонной коммуникационной шиной, облегчая передачу и маршрутизацию квантовой информации в квантовом интернете.
Д-р Кайзер подчеркивает важность оптимизации каждого этапа производственного процесса для улучшения воспроизводимости центров окраски. Его команда создала высокопроизводительную платформу для характеризации квантовых центров окраски, чтобы ускорить исследования. Видение состоит в том, чтобы использовать профессиональную нанофабрикацию на известных полупроводниковых фабриках, способствуя сотрудничеству между академией и промышленностью.
Уникальное положение карбида кремния как признанного промышленного полупроводника позволяет использовать стандартные электронные устройства для подавления шумовых зарядов вокруг центров окраски. Это оказалось решающим для максимизации времени когерентности. Разработка узлов квантовых ретрансляторов на основе центров окраски карбида кремния является естественным шагом на пути к созданию безопасной квантовой сети связи на большие расстояния.