Ученые построили фотонную пушку для квантового компьютера — Naked Science
29.08.2014
Редакция

Ученые построили фотонную пушку для квантового компьютера

Фотоника уже не за горами: ученые собрали фотонную пушку, которая открывает перспективы для развития квантовых технологий, например – квантовых компьютеров, вычислительная мощь которых превзойдет все современные аналоги.

lodahl_stobbe3-1280
©Wikipedia

Фотоника – это аналог электроники, но на основе не электронов, а частиц света – фотонов. Одной из ключевых проблем фотоники является потребность в управлении отдельными фотонами.

 

До сих пор ученым практически не удавалось создать устройство, которое могло бы эффективно распоряжаться единичным фотоном и подходило бы для использования в фотонике.

 

Датские ученые из Института Нильса Бора (подразделения Копенгагенского университета) смогли собрать «фотонную пушку», которая «выстреливает» по одному фотону за раз в нужном направлении.

 

Устройство состоит из оптического чипа и лазера. На чипе располагается миниатюрный фотонный кристалл шириной 10 микрометров и длиной 160 нанометров. Источником фотонов является квантовая точка, установленная в центре чипа.

 

Мы направляем излучение лазера на квантовую точку, где находятся атомы и электроны, двигающиеся по орбитам вокруг атомного ядра. Лазер возбуждает электроны, те «перепрыгивают» с одной орбиты на другую, и в ходе этого процесса излучают по единичному фотону. Обычно свет распространяется во всех направлениях, но мы спроектировали фотонный чип так, что каждый отдельный фотон «выстреливается» только в одном направлении.

 

– Ссорен Стобб (S?ren Stobbe), Институт Нильса Бора

 

 

Ученые отмечают, что устройство не только работает, но и демонстрирует высокую эффективность – точность «выстрела» достигает 98,4%.

 


Иллюстрация действия фотонной пушки. Квантовая точка (желтый цвет) выпускает один фотон за раз (волны красного цвета) в нужном направлении. Это достигается особой структурой чипа, в которой квантовая точка окружена дырками в полупроводниковом материале (серый цвет). Из-за этих отверстий фотоны выпускаются не во все стороны, а только в том, где дырки на полупроводнике отсутствуют. Лишь 1,6% фотонов улетают в другом направлении (это изображено в виде волны фотонов, идущей вверх), а 98,4% из них «выстреливаются» туда, куда нужно.

 

©Marta Arcari, Niels Bohr Institute


 

По словам авторов исследования, разработанное ими устройство открывает «завораживающие» перспективы для фундаментальных научных экспериментов и использования в технологиях будущего. В частности, в квантовой криптографии, которая подарит миру невзламываемые шифры, а также в квантовых компьютерах, вычислительная мощь которых за счет сложных параллельных вычислений оставит современные компьютеры далеко позади.

 

В данный момент ученые уже занимаются патентованием компонентов своего изобретения.

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

Вчера, 12:05
Ольга Иванова

Польские исследователи узнали, какой определяющий фактор стоит за убежденностью людей не вакцинироваться от коронавирусной инфекции.

Вчера, 09:00
УрФУ

Международная группа планетологов из России, Финляндии и США впервые проанализировала факторы, определяющие количество валунов на поверхности ближайшей планеты от Солнца — Меркурии.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

Позавчера, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: