Dans chaque microcircuit moderne caché à l'intérieur d'un ordinateur portable ou d'un smartphone, vous pouvez voir des transistors - de petits dispositifs semi-conducteurs qui contrôlent le flux de courant électrique, c'est-à-dire le flux d'électrons. Si on remplace les électrons par des photons (particules élémentaires de lumière), les scientifiques auront alors la perspective de créer de nouveaux systèmes informatiques capables de traiter des flux d'informations massifs à une vitesse proche de la vitesse de la lumière. Maintenant, ce sont les photons qui sont considérés comme les meilleurs pour transmettre des informations dans les ordinateurs quantiques. Ce sont encore des ordinateurs hypothétiques qui vivent selon les lois du monde quantique et sont capables de résoudre certains problèmes plus efficacement que les supercalculateurs les plus puissants.

Bien qu'il n'y ait pas de limites fondamentales à la création d'ordinateurs quantiques, les scientifiques n'ont toujours pas choisi quelle plate-forme matérielle sera la plus pratique et la plus efficace pour mettre en œuvre l'idée d'un ordinateur quantique. Circuits supraconducteurs, atomes froids, ions, les défauts du diamant et d'autres systèmes sont désormais en compétition pour être celui choisi pour le futur ordinateur quantique. Il est devenu possible de mettre en avant la plate-forme semi-conductrice et les cristaux bidimensionnels, Plus précisément, grâce aux scientifiques de :l'Université de Würzburg (Allemagne); l'Université de Southampton (Royaume-Uni); l'Université Grenoble Alpes (France); l'Université de l'Arizona (États-Unis); l'université de Westlake (Chine), l'Institut technique physique d'Ioffe de l'Académie des sciences de Russie; et l'Université de Saint-Pétersbourg.

Les physiciens ont étudié la propagation de la lumière dans une couche cristalline bidimensionnelle de diséléniure de molybdène (MoSe 2 ) qui n'a qu'un atome d'épaisseur, c'est le cristal semi-conducteur le plus fin au monde. Les chercheurs ont découvert que la polarisation de la lumière se propageant dans une couche cristalline ultrafine dépend de la direction de propagation de la lumière. Ce phénomène est dû aux effets de l'interaction spin-orbite dans le cristal. De façon intéressante, comme l'ont noté les scientifiques, le graphique qui montre la distribution spatiale de la polarisation de la lumière s'est avéré assez inhabituel - il ressemble à un rapana marin multicolore.

Des cristaux ultrafins de diséléniure de molybdène destinés à des expériences ont été synthétisés dans le laboratoire du professeur Sven Höfling à l'Université de Würzburg. C'est l'un des meilleurs laboratoires de croissance cristalline en Europe. Les mesures ont été effectuées à la fois à Würzburg et à Saint-Pétersbourg sous la supervision d'Alexey Kavokin, professeur à l'université de Saint-Pétersbourg. Un rôle important dans le développement de la base théorique a été joué par Mikhail Glazov. Il est membre correspondant de l'Académie des sciences de Russie, un employé du Spin Optics Laboratory de l'Université de Saint-Pétersbourg, et un associé de recherche de premier plan au Ioffe Physical Technical Institute.

"Je prévois que dans un avenir proche, des cristaux monoatomiques bidimensionnels seront utilisés pour transférer des informations dans des dispositifs quantiques, " a déclaré le professeur Alexey Kavokin, directeur du laboratoire d'optique de spin à l'université de Saint-Pétersbourg. "Ce que les ordinateurs et supercalculateurs classiques mettent très longtemps à faire, un appareil informatique quantique fera très rapidement l'affaire. C'est là que réside le grand danger des technologies quantiques, comparable au danger d'une bombe atomique. Avec leur aide, il sera possible, par exemple, de pirater très rapidement les systèmes de protection bancaire. C'est pourquoi aujourd'hui un travail intensif est en cours, dont la création de moyens de protection des dispositifs quantiques :la cryptographie quantique. Et notre travail contribue aux technologies quantiques des semi-conducteurs."

En outre, comme l'a noté le scientifique, la recherche a été un grand pas en avant dans l'étude de la supraconductivité induite par la lumière (c'est-à-dire apparaissant en présence de lumière). C'est le phénomène lorsque les matériaux qui laissent passer le courant électrique ont une résistance nulle. Maintenant, cet état ne peut être atteint à des températures supérieures à moins 70 C. Cependant, si le matériel approprié est trouvé, cette découverte permettra de transférer de l'électricité en n'importe quel point de la Terre sans aucune perte, et de créer une nouvelle génération de moteurs électriques. Rappelons qu'en mars 2018, l'équipe de recherche d'Alexey Kavokin a prédit que les structures contenant des métaux supraconducteurs, comme l'aluminium, peut aider à résoudre le problème. De nos jours, des scientifiques de l'Université de Saint-Pétersbourg cherchent un moyen d'obtenir des preuves expérimentales de leur théorie.