Mikhail Sumetsky, az Aston Egyetem (Anglia) professzora és Nikita Toropov, az ITMO Egyetem (Szentpétervári Nemzeti Kutatási Egyetem, Informatikai Technológiák, Mechanika és Optika) kutatómérnöke praktikus és olcsó technológiát hozott létre az optikai mikroüregek rekord nagy pontosságú előállítására. A mikrorezonátorok válhatnak a kvantumszámítógépek létrehozásának alapjává, erről múlt pénteken, július 22 -én számolt be a "Cherdak" népszerű tudományos portál az ITMO sajtószolgálatára hivatkozva.
A kvantumszámítógépek létrehozása területén végzett munka relevanciája ma annak köszönhető, hogy számos nagyon fontos problémát nem lehet ésszerű időn belül megoldani a klasszikus számítógépek, köztük a szuperszámítógépek használatával. A kvantumfizika és a kémia, a kriptográfia, az atomfizika problémáiról beszélünk. A tudósok előrejelzése szerint a kvantumszámítógépek a jövő elosztott számítási környezetének fontos részévé válnak. A kvantumszámítógép építése valódi fizikai objektum formájában a 21. század fizikájának egyik alapvető problémája.
Az Optics Letters folyóiratban orosz tudósok tanulmányát közölték az optikai mikroüregek előállításáról. „A technológia nem igényli vákuum berendezések jelenlétét, szinte teljesen mentes a maró oldatok kezelésével kapcsolatos folyamatoktól, miközben viszonylag olcsó. De a legfontosabb az, hogy ez egy újabb lépés az adatátvitel és -feldolgozás minőségének javítása, a kvantumszámítógépek és az ultraérzékeny mérőműszerek létrehozása felé” - áll az ITMO Egyetem sajtóközleményében.
Az optikai mikroüreg egyfajta fénycsapda az optikai szál nagyon kicsi, mikroszkopikus megvastagodása formájában. Mivel a fotonokat nem lehet megállítani, valahogy le kell állítani az áramlást az információ kódolásához. Pontosan erre használják az optikai mikroüregek láncait. A "suttogó galéria" effektusnak köszönhetően a jel lelassul: a rezonátorba kerülve a fényhullám visszaverődik falairól és fordulatairól. Ugyanakkor a rezonátor lekerekített alakja miatt a fény sokáig visszaverődhet benne. Így a fotonok sokkal kisebb sebességgel mozognak az egyik rezonátorról a másikra.
A fényút a rezonátor méretének és alakjának megváltoztatásával állítható be. Figyelembe véve a mikroüregek méretét, amely nem éri el a tized millimétert, az ilyen eszközök paramétereiben bekövetkező változásoknak rendkívül pontosaknak kell lenniük, mivel a mikroüreg felületének bármilyen hibája káoszt vezethet a fotonáramba. „Ha a fény sokáig forog, elkezd zavarni (konfliktusba) önmagával” - hangsúlyozza Mihail Sumetsky. - Abban az esetben, ha hiba történt a rezonátorok gyártásában, zűrzavar kezdődik. Ebből megkaphatja a rezonátorokkal szemben támasztott fő követelményt: a minimális eltérést a méretben."
Az Oroszországból és Nagy -Britanniából származó tudósok által gyártott mikrorezonátorokat olyan nagy pontossággal gyártják, hogy méretükben a különbség nem haladja meg a 0,17 angströmöt. A lépték elképzelése érdekében megjegyezzük, hogy ez az érték körülbelül háromszor kisebb, mint egy hidrogénatom átmérője, és azonnal 100 -szor kisebb, mint az a hiba, amelyet az ilyen rezonátorok gyártásakor megengednek. Mihail Sumetsky speciálisan a rezonátorok gyártására hozta létre az SNAP módszert. E technológia szerint a lézer lágyítja a szálat, eltávolítva a benne fagyott feszültségeket. Lézersugárral való érintkezés után a szál kissé "megduzzad", és mikroüreget kapunk. Oroszországból és Angliából származó kutatók tovább fejlesztik a SNAP technológiát, valamint bővítik a lehetséges alkalmazások körét.
Hazánkban a mikroüregekkel kapcsolatos munka az elmúlt évtizedekben nem állt le. A Moszkva melletti Skolkovo faluban, a Novaja utcában egy 100 -as számú házat építettek. Ez egy ház tükrös falakkal, amelyek kék színükben felvehetik a versenyt az éggel. Ez a Skolkovo Management School épülete. Ennek a szokatlan háznak az egyik bérlője az Orosz Kvantumközpont (RQC).
A mikroüregek ma meglehetősen aktuális témák a kvantumoptika területén. Világszerte több csoport folyamatosan tanulmányozza őket. Ugyanakkor kezdetben hazánkban a Moszkvai Állami Egyetemen találták fel az optikai mikroüregeket. Az első cikk az ilyen rezonátorokról még 1989 -ben jelent meg. A cikk szerzői három fizikus: Vladimir Braginsky, Vladimir Ilchenko és Mihail Gorodetsky. Ugyanakkor Gorodetsky tanuló volt ekkor, vezetője Ilchenko később az Egyesült Államokba költözött, ahol a NASA laboratóriumában kezdett dolgozni. Ezzel szemben Mihail Gorodetsky a Moszkvai Állami Egyetemen maradt, sok évet szentelt ennek a területnek a tanulmányozására. Viszonylag nemrég csatlakozott az RCC csapatához - 2014 -ben, az RCC -ben tudósként rejlő lehetőségei teljesebben feltárulnak. Ehhez a központ rendelkezik a kísérletekhez szükséges összes felszereléssel, amely a Moszkvai Állami Egyetemen egyszerűen nem áll rendelkezésre, valamint egy szakembergárda. Egy másik érv, amelyet Gorodetsky az RCC javára hozott, az volt, hogy tisztességes bért tud fizetni az alkalmazottaknak.
Jelenleg Gorodetsky csapatában több srác is szerepel, akik korábban tudományos tevékenységet folytattak az ő vezetésével a Moszkvai Állami Egyetemen. Ugyanakkor senkinek sem titok, hogy ma nem könnyű ígéretes fiatal tudósokat Oroszországban tartani - manapság a világ bármely laboratóriumának kapuja nyitva áll előttük. Az RCC pedig az egyik lehetőség arra, hogy ragyogó tudományos karriert tegyen, valamint megfelelő fizetést kapjon anélkül, hogy elhagyná az Orosz Föderációt. Jelenleg Mihail Gorodetsky laboratóriumában olyan kutatások folynak, amelyek az események kedvező alakulásával megváltoztathatják a világot.
Az optikai mikroüregek egy új technológia alapját képezik, amely növelheti az optikai csatornákon keresztüli adatátvitel sűrűségét. És ez csak egy a mikroüregek lehetséges alkalmazásai közül. Az elmúlt néhány évben az egyik RCC laboratórium megtanulta, hogyan kell mikrorezonátorokat előállítani, amelyeket már külföldön is vásárolnak. És az orosz tudósok, akik korábban külföldi egyetemeken dolgoztak, még visszatérnek Oroszországba, hogy ebben a laboratóriumban dolgozzanak.
Az elmélet szerint optikai mikroüregeket lehetne használni a távközlésben, ahol elősegítenék az adatátviteli sűrűség növelését a száloptikai kábelen keresztül. Jelenleg az adatcsomagokat már más színtartományban továbbítják, de ha a vevő és az adó érzékenyebbek, akkor lehetőség nyílik egy adatvonal további frekvenciacsatornákra történő elágazására.
De nem ez az egyetlen alkalmazási területük. Ezenkívül optikai mikroüregek segítségével nemcsak mérni lehet a távoli bolygók fényét, hanem meghatározni összetételüket is. Lehetővé teszik a baktériumok, vírusok vagy bizonyos anyagok miniatűr érzékelőinek - kémiai és bioszenzorok - létrehozását is. Mihail Gorodetsky egy olyan futurisztikus képet vázolt a világról, amelyben már használják a mikrorezonátorokat: „Egy optikai mikroüregekre épülő kompakt eszköz segítségével meg lehet határozni egy személy által kilélegzett levegő összetételét, amely információt hordoz a az emberi test szinte minden szervének állapota. Vagyis a diagnosztika sebessége és pontossága az orvostudományban egyszerűen sokszorosára nőhet."
Ezek azonban egyelőre csak elméletek, amelyeket még tesztelni kell. Hosszú az út még az ezekre épülő kész eszközökig. Mihail Gorodetsky szerint azonban laboratóriumának, a jóváhagyott terv szerint, pár év múlva ki kell találnia, hogyan kell a gyakorlatban használni a mikrorezonátorokat. Jelenleg a legígéretesebb területek a távközlés, valamint a katonaság. A mikrorezonátorok valóban érdekesek lehetnek az orosz hadsereg számára is. Például felhasználhatók radarok, valamint stabil jelgenerátorok fejlesztésében és gyártásában.
Eddig a mikroüregek tömeges előállítására nincs szükség. De a világ számos vállalata már megkezdte az ezek felhasználásával készülő eszközök gyártását, vagyis valóban képes volt kereskedelmi forgalomba hozni fejlesztéseit. Azonban továbbra is csak darabgépekről beszélünk, amelyeket egy szűk feladatkör megoldására terveztek. Például az amerikai OEWaves cég (amelyben jelenleg a mikrorezonátorok egyik feltalálója, Vladimir Ilchenko dolgozik) szuperstabil mikrohullámú generátorok, valamint kiváló lézerek gyártásával foglalkozik. A cég lézere, amely nagyon szűk tartományban (300 Hz -ig) termel fényt, nagyon alacsony fázis- és frekvenciazajjal, már elnyerte a rangos PRIZM -díjat. Egy ilyen díj gyakorlatilag Oscar az alkalmazott optika területén, ezt a díjat évente adják ki.
Orvosi területen a Samsung dél -koreai vállalatcsoportja, az Orosz Kvantumközponttal együtt, saját fejlesztéseivel foglalkozik ezen a területen. A Kommersant szerint ezek a munkálatok 2015 -ben még a kezdeti szakaszban voltak, így túl korai és korai lenne valamit mondani azokról a találmányokról, amelyek alkalmazást alkalmaztak volna.
