Ученые наконец нашли «темную материю» в электронике

Исследователи из Окинавского института науки и технологий впервые напрямую наблюдали за поведением темных экситонов — квантовых частиц, которые образуются при несовпадении спинов электронов и дырок в полупроводниках. В отличие от «ярких» экситонов, которые быстро рекомбинируют с излучением света, темные экситоны существуют на несколько порядков дольше — до наносекунд, что делает их перспективными носителями информации для квантовых технологий.

Ученые использовали уникальную установку TR-ARPES с экстремальным ультрафиолетовым излучением, позволяющую одновременно отслеживать импульс, спин и популяцию электронов и дырок. Исследование показало, что сначала яркие экситоны рассеиваются в различные импульсные долины, становясь импульсно-темными, а затем доминируют спиново-темные экситоны с измененным спином электрона. Эта фундаментальная работа закладывает основу для новой области — темной валлейтроники.

Темные экситоны обладают ключевым преимуществом: они более устойчивы к воздействию окружающей среды и тепловым помехам по сравнению с современными кубитами. Это может снизить требования к охлаждению квантовых систем и уменьшить проблему декогеренции. Открытие прокладывает путь к созданию более стабильных и эффективных квантовых технологий для обработки информации.