0
5955
Газета Наука Печатная версия

21.05.2019 20:16:00

Физики не оставляют попыток преодолеть квантовые неопределенности

«Виндсерфинг» на лазерной волне

Тэги: физика, оптика, квант, квантовый компьютер


Лазерные волны. Фото Physorg

Созданию коммерческих вариантов квантовых компьютеров мешают многие неопределенности квантового мира. Ученые исследуют разные варианты решения проблемы, одним из которых является использование так называемой вакансии в алмазе. Она возникает в результате замещения одного из атомов углерода азотом (NV – Nitrogen Vacancy). Замена на азот создает «нишу», в которой легко умещается электрон. При подаче на вакансию возбуждающего лазерного луча она генерирует поток одиночных неполяризованных фотонов, которые могут применяться в фотонике.

В дрезденском Центре Гельмгольца создали трехслойный конструкт из двух слоев ферромагнетиков – NiFe и CoFeB, между которыми «вставлен» слой антиферромагнитного рутения (Ru). Так создается неравномерная, анизотропная среда. В этом «бутерброде» возникают круговые спиновые волны. Их, вообще-то, получали уже относительно давно, но не удавалось заставить их огибать углы, что препятствовало развитию спинтроники. Электронные спины предпочтительнее самих электронов, которые взаимодействуют с атомами, что приводит к генерации тепла и замедлению скорости работы электронных устройств. (Половина энергии, подводимой к металл-оксидным полупроводникам на кремниевой подложке, уходит в тепловой «свисток».)

Этих недостатков лишена трехслойная структура со спиновыми нановолнами в анизотропной среде, свойства которой описаны в журнале Nature Nanotechnology. Авторы указывают, что им удалось наблюдать спиновые волны длиной от микрона до 150 нм с частотами от 250 МГц до 3ГГц. К тому же электроника требует «разогрева», в то время как спин, пребывающий в двух возможных состояниях, «включается» мгновенно.

В Бристольском университете также сделали шаг в направлении демистификации квантового мира. Английским физикам удалось оптически реализовать одновременное измерение двух составляющих кубита (квантового бита информации). Возможно, что тем самым наконец-то поколеблен классический принцип неопределенности Гейзенберга. Это может широко применяться в одновременных квантовых измерениях, например метрологии и фотонике.

Еще один шаг в сторону квантового компьютера сделали специалисты Института стандартов и технологии в Вашингтоне, создавшие кольцевой резонатор, в котором удалось объединить фотоны видимого света и те, что используются в системах оптоволоконных сетей.

Алмаз с вакансией, возбуждаемой зеленым
лазером и испускающей неполяризованные
одиночные фотоны. Фото Physorg
Вернер Гейзенберг был одним из отцов-основателей квантовой физики, среди которых был и австриец Эрвин Шредингер. Среди специалистов хорошо известен провозглашенный им и осуществленный на практике энтенглмент – мгновенная связь свойств удаленных друг от друга квантовых частиц. Вот такую-то связь и осуществили в круговом резонаторе из нитрида кремния (Si3N4). В этом устройстве два фотона, находящиеся на расстоянии 20 км друг от друга, как-то «узнают» друг о друге и мгновенно обмениваются информацией (памятью). Резонатор при этом генерировал 18400 +/– 1000 фотонных пар в секунду.

По другую сторону Американского континента, в Беркли, лазер использовали в качестве световой дрели, благодаря чему был достигнут новый рекорд в ускорении электронов. Об этом пишет журнал Physical Review Letters. Достижение тем интереснее, что среди авторов статьи много наших соотечественников из Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, которые вместе с коллегами из Чехии участвовали в разгоне электронов. Продолжительность лазерного импульса при этом не превышала 35 фемтосек (10–15 с), при этом электроны «ехали» на гребне плазменной волны, создаваемой в сапфировом цилиндре длиной 20 см.







Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также