Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физики показали, как сократить энергопотребление квантовых устройств больше чем на 50%
Российские ученые нашли способ уменьшить мощность лазера, необходимую для запуска оптических параметрических колебаний в микрорезонаторах — маленьких кольцевых чипах. Такие резонаторы востребованы в квантовых технологиях и используются в разработках компактных и энергоэффективных устройств и квантовых компьютеров.
Российские ученые нашли способ уменьшить мощность лазера, необходимую для запуска оптических параметрических колебаний в микрорезонаторах — маленьких кольцевых чипах. Такие резонаторы востребованы в квантовых технологиях и используются в разработках компактных и энергоэффективных устройств и квантовых компьютеров.
Микрорезонаторы — миниатюрные оптические накопители света в форме кольца на чипе из кремния или другого материала. Это важный элемент в разработках компактных и энергоэффективных оптических приборов. Особенно привлекают внимание резонаторы, которые могут нелинейно преобразовывать излучение.
Коллектив ученых из Российского квантового центра и МФТИ с коллегами из Физического института им. П. Н. Лебедева РАН и МГУ исследовали интегральные кольцевые микрорезонаторы для возбуждения в них вырожденных оптических параметрических колебаний. Это явление оптического взаимодействия излучения с нелинейной системой, в результате которого возникает новая мода излучения на частоте, отличной от частот накачек, с двумя стабильными фазовыми состояниями. Работа опубликована в журнале Physical Review Applied.
Особенностью этой работы стало применение бихроматической накачки — воздействия на резонатор излучением с двумя разными длинами волн. В такой системе если мощность внутри резонатора ниже порогового значения для нелинейной генерации, то в нем возникают неклассические состояния света, если же мощность выше порогового значения, то в нем формируется параметрический сигнал с двумя возможными стабильными фазовыми состояниями или фазовой бистабильностью. Резонаторы с такими свойствами применяются в когерентных машинах Изинга (специальные оптические устройства для сложных вычислений) и генераторах сжатого света, которые широко используются в фотонных и квантовых вычислениях.
Основная проблема при возбуждении сигнальной моды с бистабильной фазой заключается в высоком энергопотреблении. Для генерации таких состояний необходимо достигнуть в микрорезонаторе достаточно высоких значений мощности, что может привести, в свою очередь, к сильному влиянию тепловых эффектов. Чтобы решить эту проблему, авторы изучали условия, которые необходимо выполнить для генерации сигнальной моды с минимальными энергозатратами.
«Наша цель — разработка компактных устройств, которые можно будет применять за пределами лаборатории», — поделилась Надежда Татаринова, аспирант кафедры российского квантового центра в МФТИ.
Исследователи определили условия генерации с помощью аналитической модели, провели численное моделирование с уравнениями связанных мод и изучили влияние дисперсии и асимметрии. Они получили пороговые значения амплитуд накачек для генерации параметрического сигнала. Результаты показали: оптимизируя сдвиг мод и геометрию резонатора, порог мощности можно уменьшить более чем на 50 процентов.
«В микрорезонаторе присутствует много мод, которые могут взаимодействовать между собой. При правильном смещении мод создаются условия для синхронизации (согласования) фаз для вырожденной генерации. Это увеличивает эффективность желаемого процесса и одновременно уменьшает конкурирующие нелинейные взаимодействия, что и снижает пороговую мощность»,— пояснил Валерий Лобанов, ведущий научный сотрудник группы когерентной микрооптики и радиофотоники Российского квантового центра.
Физики провели полноценный многомодовый анализ, учитывающий влияние мультимодовых эффектов на значение пороговой накачки. Кроме того, они предложили специально сдвинуть частоты возбужденных мод с помощью фотонных молекул — связанных резонаторов — для повышения эффективности генерации сигнальной моды с бистабильной фазой. Оказалось, что сдвиг центральной моды снижает порог на 50 процентов. Симметричный сдвиг боковых мод уменьшает порог на 40 процентов.
Этот новый подход дисперсионной инженерии продемонстрировал устойчивость системы к неравенствам в мощности двух накачек до двух процентов. Это в десять раз превышает стандартные требования, обеспечивающие стабильную генерацию. Такое улучшение упрощает настройку лазера и интеграцию в компактные устройства.
«Наши дальнейшие планы включают исследование роли обратной волны в генерации сигнала с двумя стабильными фазовыми состояниями, экспериментальную проверку предсказанных оптимизационных режимов. Также мы планируем изучить режимы затягивания частоты, которые могут дополнительно повысить стабильность и эффективность работы устройства»,— рассказал Дмитрий Чермошенцев, заместитель руководителя научной группы квантовой оптики Российского квантового центра и сотрудник кафедры Российского квантового центра в МФТИ.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые из Института космических исследований РАН и МФТИ раскрыли химический механизм, объясняющий появление молекул воды на поверхностях астероидов.
Пластичность мозга — его способность перестраиваться под влиянием приходящей информации. Это свойство необходимо для обучения и адаптации. Пластичность особенно высока в детском и юношеском возрасте, она помогает быстро выучить иностранный язык и освоить сложные моторные навыки (например, фигурное катание). Ресурс пластичности есть и у пожилых людей — благодаря альтернативным нейронным сетям они восстанавливаются после травмы или инсульта. Как выясняется, высокая пластичность это не всегда хорошо. Нарушение тонкого баланса между пластичностью и стабильностью может вести к неприятным последствиям, таким как хроническая боль, тиннитус (звон в ушах) и фобии.
Исследователи Санкт-Петербургского государственного университета разработали эффективный способ обнаружения в крови важнейшего биомаркера иммунитета — неоптерина — с помощью нанотехнологий и лазера.
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
На наземные растения, в основном деревья, приходится 80 процентов всей биомассы Земли, 450 миллиардов тонн сухого углерода и более двух триллионов тонн «живого веса». Поэтому идея сажать новые леса для связывания СО2 из атмосферы долго казалась логичной. Новые данные показали, что реальность заметно сложнее.
«Любить лишь можно только раз», — писал поэт Сергей Есенин, а герои культовых сериалов приходили к выводу, что «настоящая» влюбленность случается в жизни максимум дважды. Однако ни один из этих тезисов не подкреплен научными данными. Американские исследователи подошли к вопросу иначе: опросили более 10 тысяч человек и вывели среднее число сильных влюбленностей, возможных в течение жизни.
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
Международная команда палеонтологов описала новый вид динозавра размером с крупную современную птицу. Он носил на голове плотный костяной нарост, который эти животные, возможно, использовали для внутривидовых разборок. Находка показывает, что даже мелкие хищники мелового периода могли решать конфликты не только когтями и зубами, но и ударами головой.
Образцы грунта, взятые астронавтами полвека назад, вложили еще один важный кирпич в здание научной картины мира: гипотеза о том, что Земля исходно была сухой, не стыкуется с фактами. Похоже, идею о невозможности сохранения большого количества воды на «теплых» планетах придется пересмотреть.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно