Исследователи из университета Райса (США) зафиксировали в полупроводниках из арсенида бора рекордный уровень квантовой когерентности вибраций. Это открытие делает материал крайне перспективным для квантовой электроники и отвода тепла. Статья с результатами работы опубликована в журнале Physical Review Letters.
Исследователям удалось зафиксировать уникальные квантовые свойства в кубическом арсениде бора — перспективном полупроводнике с выдающимися электронными и термическими характеристиками.
Фундаментальная наука знает, что ни один твердый материал не находится в состоянии абсолютного покоя. Атомы, прочно связанные в кристаллическую решетку, непрерывно вибрируют, создавая своеобразное внутреннее «звучание». Если эти частицы колеблются синхронно в одном направлении, возникают акустические фононы, которые отвечают за отвод тепла в компьютерных чипах.
Когда же соседние атомы начинают двигаться в противоположных направлениях, рождаются так называемые оптические фононы. Именно они переносят наиболее интенсивную энергию внутри вещества и критически важны для передачи квантовой информации.
В ходе новых экспериментов ученые смогли добиться рекордной когерентности оптических фононов в решетке арсенида бора. Этому способствовало успешное подавление процесса, известного как трехфононное рассеяние, которое обычно быстро разрушает упорядоченные квантовые состояния.
Открытие показало, что даже наличие небольшого количества структурных дефектов в материале не нарушает стабильность оптических фононов. В перспективе, при полном очищении полупроводника от изотопных примесей, время жизни этих квантовых вибраций может быть увеличено еще в десять раз.
Ранее Наука Mail рассказывала о вероятном пределе мощности квантовых компьютеров.
