0
7686
Газета Наука Печатная версия

12.09.2023 15:35:00

Открыт новый квантовый феномен, который делает непрозрачное прозрачным

Загадки оптических полостей

Тэги: технологии, физика, квантовая физика, процессоры, компьютеры


технологии, физика, квантовая физика, процессоры, компьютеры Оптическая полость с «коллективом» атомов, пропускающих свет, идущий снизу.

Квант видимого света, фотон, предпочтительнее использовать в оптоволоконных системах коммуникации. Но фотон приходит к чипу, где уже «работает» электрон, движение которого генерирует паразитическое тепло. А это ведет к повышению расхода энергии, затрачиваемой на охлаждение. В качестве подложки-субстрата в чипах традиционно используется кремний, обладающий полупроводниковыми свойствами, пропуская «низкоскоростные» электроны. Понятны усилия ученых отказаться от кремния и перейти на незаслуженно отвергнутый германий, а также галлий с молибденом и даже алюминий. Последний использовали в университете Ланкастера.

С помощью «крылатого металла», алюминия в сплаве с сурьмой и галлием, англичане создали память ULTRARAM с пониженным потреблением энергии и расчетным сроком хранения данных до 1000 лет. Причем число циклов запись/удаление – более 107 раз.

Есть на севере Греции полуостров Халкидика, названный так за характерный цвет добывавшейся меди (халькозин – медный блеск, халькопирит – медный колчедан, в состав которого входит сера). Неудивительно, что молибден с серой (МоS2) получил имя дихалькосоединения. В Массачусетском технологическом институте его использовали для малобюджетного и низкотемпературного (менее 300 градусов) синтеза дисков (wafer, вафля) диаметром 200 мм. Для сравнения: сегодня кремниевые «исходники» синтезируются при 400 градусах. Новые «вафли» с MoS2 транзисторами, по мнению авторов, вполне органично вольются в силиконовое производство, постепенно заменяя кремний, получение которого дорого и экологически небезопасно.

9-12-2480.jpg
Оптическая полость с ионами иттербия. 
Иллюстрации Physorg
В Институте полупроводниковой наноэлектроники в г. Юлих (ФРГ) с помощью сплава двух металлов, германия и олова (GeSn) создали процессор на кремниевой подложке. Его преимущество в более высокой мобильности электронов, которая в 2,5 раза выше, чем в кремнии, к тому же для нее требуется меньшее напряжение (вольтаж). Сплав GeSn открывает также путь к использованию света для обработки информации при более высокой температуре. Сегодня квантовые чипы функционируют при температуре 12 К (–260 Цельсия). Возможно также, что чипы с GeSn будут управляться лазерами, что приведет к интеграции наноэлектроники с фотоникой.

Одним из решений могут стать квантовые эмиттеры-излучатели в сочетании с оптическими резонаторами. Прообраз такого устройства создали в Стэнфорде и Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. Авторы, с одной стороны, вспомнили первые атомные часы, в которых регистрировалось число колебаний возбужденного облака цезиевых атомов. С другой стороны, они исходили из фундаментального феномена квантовой электродинамики, возникающего в оптической полости между двумя зеркалами. Ранее в такой полости удалось измерить длину волны красного света, которая составила 984 нанометра. В Стэнфорде и Калтеке использовали «коллектив» атомов итербия, помещенных между зеркалами, отстоящими друг от друга на 20 микрон (мкм).

При освещении полости был открыт новый феномен, получивший название коллективно-индуцированная прозрачность (CIT). Он проявляется в том, что в целом непрозрачное содержимое полости вдруг – в силу интерференции световых волн – начинает пропускать свет, то есть становится прозрачным. Авторы открытия признают, что речь идет о новом фундаментальном явлении, практическое использование которого пока не просматривается.

В то же время благодаря ему, возможно, будет создана более эффективная квантовая память, работающая на ансамбле соединенных друг с другом атомов. Возможно также создание квантовых хранилищ путем манипулирования взаимодействиями атомов ванадия, что станет одним из блоков будущих квантовых компьютеров. 


Читайте также


Квантовую механику обожал как женщину

Квантовую механику обожал как женщину

Ольга Рычкова

Писатель, лауреат премии «НГ» «Нонконформизм» Андрей Бычков о воображении, иллюзиях и странных частицах

0
1757
Константин Ремчуков. США ввели запрет на инвестиции в высокотехнологичные сектора Китая по мотивам нацбезопасности

Константин Ремчуков. США ввели запрет на инвестиции в высокотехнологичные сектора Китая по мотивам нацбезопасности

Константин Ремчуков

Мониторинг ситуации в КНР по состоянию на 05.11.24

0
2145
Константин Ремчуков. Китай собирается отправлять в космос туристов уже в 2027 году

Константин Ремчуков. Китай собирается отправлять в космос туристов уже в 2027 году

Константин Ремчуков

Мониторинг ситуации в КНР по состоянию на 28.10.24

0
7218
Локальная нехватка электрогенерации в России и мире может запутать нейросети

Локальная нехватка электрогенерации в России и мире может запутать нейросети

Анастасия Башкатова

Искусственному интеллекту предстоит побороться с майнерами за источники энергии

0
3022

Другие новости