Ученые построили фотонную пушку для квантового компьютера — Naked Science
5 минут
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.
8 часов назад
18 минут
Александр Березин

SpaceX после затяжной серии аварий нормально посадила прототип Starship SN15. Огромная стальная ракета поднялась в воздух на десять километров, выполнила там сложные кульбиты, которые не могла сделать ни одна ракета ранее, а затем плавно опустилась вниз. Одни говорят, что это революция, другие — что «СССР так умел полвека назад». Кто прав и что будет дальше? Попробуем разобраться.

Позавчера, 17:59
6 минут
Мария Азарова

Благодаря детским костям, покоившимся на протяжении более чем 78 тысяч лет в одной из пещер Кении, ученым удалось наконец узнать, как обращались с телами умерших в Африке.

Сегодня, 05:00
9 минут
ТГУ

Ученые Биологического института Томского государственного университета совместно с коллегами из СибГМУ исследуют зараженность животных и людей в Сибири описторхозом. Основная задача – выяснить, какие звенья играют главную роль в распространении заболевания, чтобы на основе этих данных разработать способы мониторинга и профилактики. Некоторые аспекты проблемы уже удалось понять.

1 мая
37 минут
Александр Березин

Бразильское агентство по наблюдению за здоровьем граждан (ANVISA) заявило, что нашло в вакцине «Спутник-V» некий живой вирус. Что оно имеет в виду и почему более авторитетные западные игроки не выявили подобных причин для беспокойства? Есть и другие поводы для обеспокоенных вопросов. Обе массовые западные аденовирусные вакцины от Covid-19 вызывают необычные тромбы, которые уже имели смертельные исходы. Правы ли те, кто ожидает таких же побочных эффектов от «Спутника», и почему их в этом случае еще ни разу не смогли найти?

2 мая
62 минуты
Николай Цыгикало

Знаменитый ракетный комплекс «Искандер» стал одним из символов российской военной мощи. Он не покидает центра внимания экспертов и средств массовой информации, а его тактико-технические характеристики приводятся в каждом информационном ресурсе военной тематики. Но цифры цифрами, а что за ними? Посмотрим на работу «Искандера» с разных сторон, чтобы разобраться в принципах действия и логике конструктивных решений. Тогда глубина понимания позволит пройти дальше одних лишь цифр ТТХ, и при всей важности они окажутся не на первом месте. Наш материал — самый полный рассказ о работе «Искандера» в открытом доступе.

4 мая
4 минуты
Ольга Иванова

Ученые из Финляндии определили причины того, почему «собака бывает кусачей» по отношению к человеку и другим животным.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

8 апреля
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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: