Российские физики создали нанолазер для светового компьютера будущего
Физики из России и зарубежных стран создали новый тип
компактного нанолазера, который можно использовать в качестве основы
для световых и квантовых компьютеров будущего, говорится в статье,
опубликованной в журнале Physical Review Letters.
"Поляритоны предлагают альтернативную платформу для квантовых
вычислений. Самое главное, как показала наша работа с группой
из Мичигана, поляритонные конденсаты прекрасно себя чувствуют
при комнатной температуре. Я убежден, что полупроводниковая платформа
для квантовых технологий может быть создана в России за короткий срок. И
здесь мы могли бы даже обогнать Google", – заявил Алексей Кавокин
из Санкт-Петербургского государственного университета.
Поляритоны представляют собой одну из относительно недавно созданных
виртуальных частиц, которая, как и фотон, одновременно ведет себя
как волна и как частица. Он состоит из трех компонентов — оптического
резонатора (набора из двух зеркал-отражателей), заточенной между ними
световой волны и квантового колодца – атома и вращающегося вокруг него
электрона, который периодически поглощает и испускает квант света.
Как показывают недавние опыты и теоретические расчеты российских
физиков, поляритоны можно использовать в качестве переносчиков
информации в световых и квантовых компьютерах будущего, а также
в качестве основы для различных компактных источников света и других
форм электромагнитного излучения.
Как рассказывает Кавокин, за последние несколько лет и российские,
и зарубежные ученые использовали это свойство поляритонов для создания
компактных лазеров, способных работать при комнатной температуре
и потреблять очень небольшое количество энергии. Несмотря на подобные
плюсы, такие лазеры нельзя было применять на практике, так как их
конструкция в принципе не позволяла управлять их поляризацией, что
критически важно для передачи и кодирования информации.
Кавокин и его коллеги из Университета ИТМО, а также США,
Великобритании и Италии смогли решить эту проблему, "нарушив" законы
физики, управляющие поведением электронов и тем, как те участвуют
в накачке лазера. На поляритоны, как отмечают ученые, подобные
ограничения действуют не всегда, так как при очень низких температурах
они превращаются в особую экзотическую форму материи, так называемый
конденсат Бозе-Эйнштейна.
"Обычно в поляритонном лазере образуются два конденсата
Бозе-Эйнштейна. Оба конденсата излучают независимо, и в итоге
направление поляризации является случайным. Если бы удалось накачивать
преимущественно один конденсат, это позволило бы, во-первых, получать
стабильное циркулярно-поляризованное излучение, а во-вторых,
дополнительно снизить энергопотребление", — объясняет Иван Иорш, доцент
Университета ИТМО в Санкт-Петербурге.
Российские и зарубежные ученые поняли, как решить эту проблему,
и заставили поляритоны работать и при комнатной температуре, используя
необычный источник электронов – фрагмент ферромагнитного материала,
сплав железа, кобальта и оксида магния. Как отмечают исследователи,
свойствами электронов в них можно управлять при помощи внешнего
магнитного поля, что позволяет гибко и быстро менять поляризацию
лазерного излучения, порождаемого этими электронами.
Подобные лазеры, как отмечает Кавокин, позволят не только ускорить
работу обычных оптоволоконных сетей, но и создать световые и квантовые
компьютеры, работающие при комнатных температурах. Это упростит их
конструкцию и приблизит нас к их созданию, заключают ученые.
https://ria.ru/science/2017090...
Рейтинг публикации:
|
