0
20042
Газета Наука Печатная версия

22.10.2024 19:00:00

С помощью невесомых фотонов научились удерживать вполне весомые атомы

Надежный лазерный луч

Тэги: физика, технологии, лазер


физика, технологии, лазер Ловушка с атомом рубидия (справа), который удерживается лазерными лучами.

Лазер изменил развитие физики и других наук. Благодаря его появлению стали возможны системы глобального позиционирования, современная гравиметрия и сверхчувствительные сенсоры. Вслед за «примитивными» атомными часами, которые еще называют квантовыми, появились часы чуть ли не с одним атомом, охлаждаемым направленным на него лазерным лучом.

В фотоэффекте, описанном Альбертом Эйнштейном, энергия света возбуждает электрон, выбивая его из металлической фольги, в результате генерируется электроток. То же происходит при фотосинтезе, начинающемся с того, что испущенный атомом марганца электрон тратит свою энергию возбуждения на фотолиз воды, то есть на ее расщепление.

И все же многие убеждены, что квантовая физика работает только при сверхнизких температурах, которые охлаждают кубиты. Но сказано: атомы можно охлаждать и с помощью лазеров. Это и осуществили в одной из лабораторий Альбукерка (США). В журнале Science Advances авторы этой работы отмечают, что лазер представляет собой самый важный компонент их интерферометра (LPAI – Laser Pulse Atom Interferometer). С его помощью ученые контролировали частоту и интенсивность лучей, удерживающих атом в световой ловушке. В ней, в частности, удерживался довольно большой атом рубидия (Rb). Физики уменьшили в два раза длину волны красного света, используемого в оптических кабелях (с 1560 до 780 нанометров). Дело в том, что фотоны с меньшей длиной волны имеют большую энергию.

13-13-2480.jpg
Холодильник кубитов для квантового
компьютера.  Иллюстрации Physorg
Известным квантовым эффектом являются так называемые вакансии в структуре тех же алмазов: один из атомов углерода заменен на азот. Но атом азота имеет вес всего лишь 15 углеродных единиц (у.е.), а эффекты лучше наблюдать при помощи более тяжелых атомов. Поэтому в Калифорнийском университете и в Университете города Риверсайда (США) использовали вакансию, в центре которой авторы поместили атом кремния (28 у.е.). Это, по мнению ученых, позволит создать квантовый компьютер, работающий при комнатной температуре.

Известно также, что если давить (sqeeze) пьезокристалл, то он генерирует электричество. Сотрудники цюрихского Политеха, в котором учился в свое время и Эйнштейн, с помощью квантового «сквиза» получили работоспособный механический осциллятор. То есть контур, колеблющийся с гигагерцевой частотой. Ученые полагают, что такого рода контуры, которые они назвали неклассическими состояниями, вполне могут стать компонентами «механических» квантовых компьютеров. Причем, естественно, такие компьютеры функционируют при комнатной температуре.

Академик Жорес Алферов получил в 2000 году Нобелевскую премию по физике «за разработку полупроводниковых гетероструктур и создание быстрых опто- и микроэлектронных компонентов». В лозаннском Политехе считают, что такие структуры можно получать, используя силы вандервальсова сцепления, то есть без образования химических связей между атомами. (Кстати, голландцу Яну Ван-дер-Вальсу за их открытие в 1910 году также присудили Нобелевскую премию.)

Лозаннцы использовали в полученной ими гетероструктуре с селенидом индия (InSe) так называемый поперечный термоэлектрический ток, который пока был известен только при низких температурах. Но швейцарские физики применили графен и InSe, используемый в полевых транзисторах. А поведение транзистора управляется все тем же электрическим током. Благодаря этому в Лозанне получили гетероструктуру, режим функционирования которой можно настраивать и изменять подачей напряжения.

Этот метод управления сходен с обычным транзистором, а также, как это ни удивительно, с нейроном. Ведь именно в нейронах сходятся сигналы ионных токов, которые могут или успокаивать нервную клетку, или генерировать нервный импульс-сигнал. 


Читайте также


России предстоит нарастить добычу "цифрового золота" для нейросетей

России предстоит нарастить добычу "цифрового золота" для нейросетей

Анастасия Башкатова

Один из сценариев уже предполагает вырождение искусственного интеллекта

0
4576
Константин Ремчуков. На G20 Си Цзиньпин внес пять рекомендаций по улучшению глобального управления

Константин Ремчуков. На G20 Си Цзиньпин внес пять рекомендаций по улучшению глобального управления

Константин Ремчуков

Мониторинг ситуации в Китайской Народной Республике по состоянию на 25.11.24

0
6346
Как «пролить» свет по собственному желанию

Как «пролить» свет по собственному желанию

Александр Спирин

Исследователи предлагают методы использования потоков фотонов

0
7113
Свет в конце квантового тоннеля

Свет в конце квантового тоннеля

Иван Сапрыкин

Для изучения электронных гетероструктур пришлось скрестить электротехнику с оптоэлектроникой

0
8772

Другие новости