Paslaptingieji kvantiniai taškai yra pagrindinės kvantinių kompiuterių sudedamosios dalys. Luzanos federalinio politechnikos instituto (Šveicarija) fizikai išmąstė naują teoriją, kuri teigia, jog taško simetrijos pakanka, kad būtų galima paaiškinti daugelį jo optinių savybių.
Fizikai sukonstravo piramidiškąjį tašką, kurio aukštis siekia 100 nanometrų, o pagrindo kraštinėje išsirikiavę 200 atomų. Patiekę tokiai miniatiūrinei struktūrai įtampą, mokslininkai gali disponuoti šviesą spinduliuojančiu įtaisu, kuris turėtų pasitarnauti kaip ateities kvantinio kompiuterio elementas. Visgi iki tokių užmačių įgyvendinimo dar laukia ilgokas kelias, mat nustatyti kvantinių taškų optines savybes yra sunki ir daug kompiuterinių skaičiavimų reikalaujanti užduotis. Markas Andrė Dupertiusas (Marc-André Dupertuis) su savo Luzanos federalinio politechnikos instituto Nanostruktūrų fizikos laboratorijos komanda pasiūlė ir eksperimentiškai patvirtino naują fizikos teorija, kuri ne tik gerokai sumažina skaičiavimų apimtį, bet ir leidžia kur kas geriau suprasti šių keistų objektų prigimtį.
Kuomet krūvininkai injektuojami į kvantinius taškus, jie pradeda virpėti. Nors iš pažiūros gali pasirodyti, kad tokių virpesių modeliavimas yra nepaprastai kebli užduotis, M. A. Diupertiusas suprato, jog virpėjimą (kartu ir šviesą, kurią išspinduliuoja kvantinis taškas) galima nesunkiai apibrėžti atsižvelgus į simetriją. Tai gerokai supaprastina skaičiavimus, mat fizikai į pagalbą pasitelkia galingą matematinį įrankį, kuris vadinamas grupių teorijos vardu.
Pagrindinis šio artinio privalumas yra jo paprastumas. Mokslininkai gali numatyti optines kvantinių taškų savybes remdamiesi galimų simetrijų modeliu, o tuomet viską patikrinti eksperimentiškai. „Iki šiol tokio tipo skaičiavimams reikėjo itin galingų superkompiuterių, tačiau dabar užtenka atlikti kur kas paprastesnius įvertinimus“, – džiaugiasi mokslininkas.
Tyrėjas su savo komanda turėjo kaip reikiant paplušėti, kad galiausiai sukurtų trokštamą teorijos variantą, mat ją reikėjo deramai supaprastinti kartu įskaitant keistas savybes, kurios galioja kvantiniame pasaulyje. Galima pabandyti įsivaizduoti pyragą, kuris supjaustomas į simetrinius gabaliukus, tačiau jų kraštai atrodo visiškai skirtingai. Tam, kad būtų galima sudėti visą pyragą atgal, gabaliukus teks jungti tam tikra tvarka. Tokio tipo matematinį ir kvantinį uždavinį bando išnarplioti minėtųjų fizikų komanda.
Apskritai šis metodas yra daug žadantis. „Naudodami patikimus stebėjimo metodus, mes galime tiksliai nustatyti kvantinio taško simetriją, kaip, beje, ir viduje tūnančių krūvininkų savybes bei kokios rūšies fotonus šis darinys išspinduliuos“, – teigia tyrėjas. Ši informacija neabejotinai pravers konstruojant naujus prietaisus, kuriuos bus galima panaudoti kvantiniuose kompiuteriuose.
