0
6933
Газета 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


Жить с прискорбной миной

Жить с прискорбной миной

Александр Балтин

Сатирик Глеб Сахаров о том, что литераторы больше интересуются премиальным процессом, чем литературным

0
2137
Российская стройка уходит в технологический прорыв

Российская стройка уходит в технологический прорыв

Андрей Гусейнов

Почему огромная отрасль отказывается от применявшихся полвека материалов

0
2875
Пространство Москвы на выставке "Россия" покажет меняющие мегаполис инновации

Пространство Москвы на выставке "Россия" покажет меняющие мегаполис инновации

Елена Крапчатова

Целый месяц на ВДНХ столица посвятит технологиям будущего

0
4229
Джихадисты берут на службу искусственный интеллект

Джихадисты берут на службу искусственный интеллект

Лариса Шашок

Генераторы видео позволяют террористическим организациям создавать контент оперативно и с невысокими издержками

0
4278

Другие новости