Российские физики создали нанолазер для светового компьютера будущего

5 Сентября 2017

МОСКВА, 5 сентября Физики из России и зарубежных стран создали новый тип миниатюрного нанолазера, который можно использовать в качестве основы для световых и квантовых компьютеров будущего, говорится в статье, размещённой в журнале Physical Review Letters.

Поляритоны подают 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 включённых виртуальных частиц, которая, как и фотон, одновременно ведет себя как волна и как частица. Он слагается из трех компонентов оптического резонатора (набора из двух зеркал-отражателей), отточенной между ними световой волны и квантового колодца – атома и вращающегося вокруг него фермиона, который периодически поглощает и испускает квант света.

Как показывают недавние небольшой опыты и теоретические расчеты российских преподавателей, 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 изливания.

Как рассказывает Кавокин, за последние несколько лет и российские, и зарубежные ученые использовали это свойство поляритонов для создания миниатюрных 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 пристукнуть эту проблему, нарушив таможенный кодексы физики, управляющие поведением фермионов 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 морфологию материи, так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна.

Обычно в поляритонном лазере образуются два конденсата Бозе-Эйнштейна. Оба конденсата излучают независимо, и в итоге направление поляризации остаётся случайным. Если бы пошло накачивать преимущественно один конденсат, это позволило бы, во-первых, получать стабильное циркулярно-поляризованное изливание, а во-вторых, существенного 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 изливания, порождаемого этими электронами.

Подобные лучи, как отмечает Кавокин, позволят не только ускорить задачу 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.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Российские физики создали нанолазер для светового компьютера будущего

комментарии (0)

Другие интересные новости

Депутат назвал Пугачеву бабушкой, которая когда-то пела