Для суперкомпьютеров будущего учёные предложили ненастоящие молекулы из несуществующих частиц

Исследователи Сколтеха и их коллеги из Кембриджского университета выяснили, что квазичастицы поляритоны можно представлять в виде сложных структур, напоминающих молекулы. Такие искусственно генерируемые «молекулы» потенциально могут стать основой квантового суперкомпьютера будущего, скорость вычисления и энергоэффективность которого экспоненциально превзойдут возможности современных устройств.

Поляритоны — это несуществующие частицы (квазичастицы), которые возникают в процессе взаимодействия фотонов с элементарным возбуждением среды, в данном случае — с электронным возбуждением в полупроводниках, диэлектриках или металлах. Такое возбуждение тоже представляется квазичастицей или экситоном. Тем самым исследователи говорят о «молекулах» из экситонных поляритонов (светоэкситонах).

В ходе исследования выяснилось, что экситонно поляритонные конденсаты — относительно устойчивые квазиобразования в полупроводниках — способны объединяться в кластеры с самыми причудливыми, но устойчивыми формами. По своему поведению такие образования ведут себя подобно молекулам, хотя последние состоят из атомов, а первые — из взаимодействий квазичастиц. Подобное различие не стало помехой тому, чтобы представить квазичастицы в виде «молекул» со всеми вытекающими особенностями. Например, «молекулы» из квазичастиц можно синтезировать с высокой предсказуемостью результата вплоть до получения заданных структур. Такими структурами могут быть элементы для переключения и переноса данных, а участие во всём этом фотонов обещает низкое рассеивание энергии и более высокие скорости передачи данных.

«В ходе дальнейшего исследования мы обнаружили, что такие состояния [комбинации поляритонных конденсатов] могут принимать самые разные формы, которыми можно управлять, настраивая отдельные физические параметры системы. На основе этих наблюдений мы сделали предположение о существовании "искусственных поляритонных молекул" и предложили исследовать возможности их использования в квантовых информационных системах», — сказал один из авторов исследования Александр Джонстон.