Управление фононами при помощи фотонов света

02.10.2017

Группа исследователей из Венского университета, Австрия, и Технологического университета Дельфта, Нидерланды, разработали новый метод, позволяющий производить измерения и управлять некоторыми параметрами квантов звуковых колебаний, фононов, при помощи фотонов света. Этот метод может стать основой новых типов устройств хранения и обработки информации, на базе которых будут строиться квантовые компьютеры и коммуникационные системы.

Ученые уже давно заметили, что фононы демонстрируют поведение, свойственное поведению частиц, из-за чего они были отнесены к классу квазичастиц. Более того, нематериальная природа фононов позволяет использовать их в качестве моста между миром классической физики и квантовым миром. Но для того, чтобы иметь возможность использовать фононы с этой целью необходимо уметь не только получать их, но и измерять и управлять их параметрами, отвечающими за их квантовое состояние.

Разработанный учеными новый метод основывается на импульсах высокоэнергетического синего света, освещающих так называемый кремниевый оптомеханический кристалл, имеющий определенную форму. Под воздействием энергии фотонов синего света кристалл начинает вибрировать особым образом и в его среде возникают фононы. А для взаимодействия с этими фононами ученые используют импульсы низкоэнергетического красного света. Фотоны красного света взаимодействуют с фононами, не оказывая влияния на их квантовое состояние, некоторые из них отражаются назад и улавливаются датчиками интерферометра, который измеряет все основные параметры этих фотонов.

Информация, которую несут в себе фотоны отраженного красного света, содержит информацию о состоянии фононов, находящихся внутри кристалла. Собранные учеными данные показали, что некоторые фононы в кристалле подчиняются в большей мере законам квантовой механики, нежели законам классической физики, т.е. являются квантовыми частицами, которые можно использовать в различных квантовых технологиях.

Во время исследований ученые продемонстрировали, что за счет квантовой природы фотонов света и некоторых фононов внутри кристалла новая технология может быть использована для хранения квантовой информации. А матрицы из кремниевых кристаллов-резонаторов могут быть размещены прямо на кристалле квантового процессора или на отдельном кристалле квантовой памяти, достаточно большого объема, наличие которой может существенно расширить возможности квантовых вычислительных систем.

<< Назад: Ракета для полетов на Марс и перелетов на Земле 02.10.2017

>> Вперед: Возраст и лишний вес 01.10.2017

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Стерильного нейтрино не существует 15.01.2026

В физике элементарных частиц поиск новых, пока не обнаруженных объектов играет ключевую роль в понимании устройства Вселенной. Иногда такие поиски приводят к громким открытиям, а иногда - к не менее важным отрицательным результатам, которые позволяют отбросить неверные направления. Именно к таким случаям относится недавний вывод ученых о судьбе стерильного нейтрино - одной из самых интригующих гипотетических частиц последних десятилетий. Исследователи из американской лаборатории Fermilab официально сообщили, что им не удалось найти доказательства существования стерильного нейтрино. К такому выводу пришла команда эксперимента MicroBooNE после многолетнего анализа столкновений нейтрино, которые ранее рассматривались как возможный намек на существование четвертого типа этих частиц. Предполагалось, что стерильное нейтрино взаимодействует с материей исключительно через гравитацию, что делало его крайне трудным объектом для обнаружения. В рамках современной физики нейтрино известны в т ...>>

Беспроводные наушники и колонки Fender 15.01.2026

Музыкальная индустрия постепенно адаптируется к цифровым технологиям, и известный производитель музыкальных инструментов Fender расширяет свое присутствие за пределы гитар и усилителей, представляя современные решения для прослушивания музыки. Новые беспроводные наушники и Bluetooth-колонки Fender объединяют богатый звук, модульность и удобство использования как для дома, так и для профессиональной работы. Флагманской новинкой стали наушники Fender Mix, отличающиеся модульной конструкцией. Динамики подключаются к оголовью через порт USB Type-C и могут быть сняты вместе с амбушюрами, что облегчает уход и транспортировку. Один из динамиков оснащен встроенным адаптером USB Type-C для подключения к источнику звука без потерь, поддерживая кодеки LDHC и Fire, а также функцию Auracast. На другом динамике размещен съемный аккумулятор, который обеспечивает до 100 часов работы без активного шумоподавления; при включении ANC время работы сокращается до 52 часов. Наушники доступны по цене $299 ...>>

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Случайная новость из Архива Продолжительность сна зависит от генов 18.12.2014 Продолжительность сна и диабет могут быть связаны между собой генами, влияющими одновременно на сон и на обмен веществ. Считается, что в норме мы должны спать в среднем по восемь часов в сутки. Однако именно что "в среднем" - все люди разные, и кто-то спит дольше, кто-то меньше. Конечно, это зависит от многих вещей: от того, насколько мы устали, что ели, как у нас обстоят дела со здоровьем и т. д. Очевидно, продолжительность сна зависит и от генов, но до сих пор такие гены в нашей ДНК никто не искал. Исследователи из Центра расстройств сна в Бостоне (США) под руководством Дэниэла Готлиба (Daniel Gottlieb) проанализировали генетические данные более чем 50 тысяч человек и сравнили их с обычной продолжительностью ночного сна у каждого. В результате в геноме удалось выявить две области, про которые можно было с большой уверенностью сказать, что они влияют на то, сколько мы спим. В статье в Molecular Psychiatry авторы пишут, что одна из них связана с большей, а другая - с меньшей продолжительностью сна. Но очень редко бывает так, чтобы какой-то ген был связан только с одним признаком. Вот и здесь оказалось, что "зона долгого сна" также улучшает метаболизм глюкозы и уменьшает вероятность синдрома дефицита внимания и гиперактивности. (Синдром дефицита внимания и гиперактивности - неврологическо-поведенческое расстройство развития, начинающееся в детском возрасте, которое проявляется трудностью концентрации внимания, гиперактивностью и плохо управляемой импульсивностью.) Про "зону короткого сна" известно, что она связана с высоким риском депрессии и шизофрении. Коротко о полученных результатах пишет портал LiveScience. То, что слишком долгий или слишком короткий сон сопутствует разным болезням, обсуждают в научном мире уже давно. Например, год назад в журнале Sleep появилась статья, авторы которой описывали вредные последствия сна "ненормальной длительности". По их словам, если вы спите меньше шести или больше десяти часов в сутки, то у вас, наряду с нервным расстройством, могут появиться проблемы с сердцем, сосудами и обменом веществ. На эту тему есть и другие работы, и, например, связь между относительно недолгим сном и диабетом второго типа (не говоря уже о психоневрологических расстройствах) неоднократно прослеживалась в разных медицинских исследованиях. Однако следует помнить, что в таких случаях имеют в виду корреляцию, совпадение параметров, так что на самом деле нельзя утверждать, что именно недостаточная продолжительность сна послужила причиной диабета - по крайней мере, до тех пор, пока мы не поймем связывающий их физиологический механизм. Ведь может оказаться так, что и ожирение с диабетом, и слишком маленькая продолжительность сна есть следствие одной и той же мутации. И как раз без генетических исследований здесь не обойтись. С другой стороны, предстоит узнать, как именно вышеупомянутые зоны долгого и короткого сна влияют на его продолжительность. Дэниэл Готлиб и его коллеги полагают, что в случае зоны долгого сна стоит обратить внимание на тиреоидный гормон (или гормона щитовидной железы). Участок ДНК, увеличивающий продолжительность сна, находится рядом с геном PAX8, влияющим на развитие щитовидной железы. Расположенные поблизости, участки генома часто влияют друг на друга; в данном случае в пользу такого влияния говорит то, что у людей с плохо работающей щитовидкой развивается повышенная сонливость, тогда как слишком активная железа и слишком высокий уровень тиреоидного гормона сопровождаются бессонницей. Пока что это только предположения, нуждающиеся в прямой экспериментальной проверке. Сами авторы работы подчеркивают, что, исследуя генетические причины слишком долгого или слишком короткого сна, всегда стоит помнить, насколько сильно здесь влияние внешних факторов, от экологии до наших привычек.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026