Преобразование света обычного лазера в квантовый свет

04.03.2019

Международная группа ученых продемонстрировала новый способ преобразования света, излучаемого обычным лазером, в так называемый квантовый свет. Особенностью такого света являются идентичные квантовые свойства его фотонов, которые выдвигаются на первый план по сравнению с другими свойствами этих частиц. В этом новом методе используется пленка, толщиной всего в несколько нанометров, изготовленная из арсенида галлия, полупроводникового материала, широко используемого в солнечных батареях. Эта пленка помещена между двумя зеркальными слоями, которые все вместе создают нечто вроде плоского оптического резонатора.

Фотоны лазерного света взаимодействуют с возникающими в полупроводнике экситонами (парами электрон-электронная дырка) и формируют квазичастицы другого типа, называемые поляритонами, свойства которых наследуются от свойств света и электронно-дырочных пар. Эти поляритоны спонтанно разрушаются через несколько пикосекунд после их возникновения и в ходе этого процесса излучаются вторичные фотоны света, несущие квантовую "подпись".

Согласно имеющейся информации, пока еще квантовые подписи света, прошедшего сквозь поляритонный фильтр, достаточно слабы. Но этот способ может стать основой технологии получения единичных фотонов квантового света в строго заданные моменты времени, грубо говоря "по требованию".

"Способность получения единичных фотонов "по требованию" чрезвычайно важна для будущих технологий оптическо-квантовых вычислений и квантовых коммуникаций" - рассказывает Томас Волз (Thomas Volz), один из исследователей, - "Такие генераторы фотонов станут неотъемлемой частью квантовых компьютеров, систем невзламываемого шифрования и даже квантовых транзисторов, имеющих минимальный расход энергии".

В настоящее время источники единичных фотонов создаются из специальных метаматериалов, квантовое поведение которых "зашито" в самой структуре этих материалов. Этот метод работает достаточно хорошо до той поры, пока размеры устройства-излучателя не приближаются к условной минимальной границе, после чего это устройство начинает генерировать фотоны, имеющие недопустимо большой разброс их характеристик.

<< Назад: Клетки общаются между собой с помощью сахаров 04.03.2019

>> Вперед: Черты характера могут передаваться по наследству 03.03.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Запускается крупнейшая рентгеновская лазерная пушка 31.08.2017 В этом месяце начнет работать новый рентгеновский лазер на свободных электронах European X-ray Free Electron Laser (XFEL), который, после вывода на полную мощность, будет способен вырабатывать 27 тысяч импульсов в секунду, что в 200 раз больше, чем вырабатывает самый быстрый на сегодняшний день рентгеновский лазер, расположенный в Калифорнии, США. Лазер XFEL не будет использоваться для поражения противника или для стрельбы по опасным астероидам, он будет использоваться исключительно для научных целей в качестве сверхвысокоскоростной рентгеновской камеры, обеспечивающей самую высокую разрешающую способность съемки. Рентгеновский лазер XFEL, на сооружение которого было потрачено 1.5 миллиарда евро, станет преемником лазера FLASH, расположенного в Германии. Лазер XFEL представляет собой линейный ускоритель, в 2.1-километровой трубе которого расположено 768 резонаторов с уникальными формами и параметрами магнитного поля в каждом. Колеблющиеся в этом поле электроны в момент изменения направления движения излучают фотоны света, которые направляются в следующий резонатор. Проходя сквозь череду резонаторов, энергия фотонов света увеличивается, а их частота смещается в рентгеновский диапазон. Высокоэнергетические и короткие импульсы рентгеновского излучения лазера XFEL будут использоваться для проведения детализированной съемки живых клеток, заключенных в них белковых молекул с атомарной разрешающей способностью. Так же высокая скорость работы лазера XFEL позволит производить съемку быстрых явлений и процессов, таких, как процессы формирования химических связей. В настоящее время в мире имеется некоторое количество рентгеновских лазеров, но ни один из них не сможет тягаться с лазером XFEL. К примеру, лазер Стэнфордского университета способен вырабатывать 120 импульсов в секунду, а подобный лазер в Японии имеет быстродействие в 60 импульсов в секунду. В скором времени будет произведен запуск еще двух рентгеновских лазеров, одного в Швейцарии и второго - в Южной Корее. Но эти новые лазеры также по всем параметрам будут уступать новому лазеру XFEL. Тем не менее, рентгеновскому лазеру XFEL суждено не очень долго находиться на "пьедестале почета". Его оттуда сместит новый лазер Национальной лаборатории линейных ускорителей SLAC Стэнфордского университета, который будет вырабатывать импульсы со скоростью одного миллиона раз в секунду и который будет введен в строй в 2020 году.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026