Professor aan die Aston -universiteit (Engeland) Mikhail Sumetsky en navorsingsingenieur van die ITMO -universiteit (St. Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics) Nikita Toropov het 'n praktiese en goedkoop tegnologie geskep vir die vervaardiging van optiese mikro -holtes met rekord hoë akkuraatheid. Mikroresonators kan die basis vorm vir die skepping van kwantumrekenaars, het die gewilde wetenskaplike portaal "Cherdak" verlede Vrydag, 22 Julie, verwys na die persdiens van ITMO.
Die relevansie van werk op die gebied van die skep van kwantumrekenaars is te wyte aan die feit dat 'n aantal baie belangrike probleme nie binne 'n redelike tydperk opgelos kan word met behulp van klassieke rekenaars, insluitend superrekenaars nie. Ons praat oor die probleme van kwantumfisika en chemie, kriptografie, kernfisika. Wetenskaplikes voorspel dat kwantumrekenaars 'n belangrike deel van die verspreide rekenaaromgewing van die toekoms sal word. Die bou van 'n kwantumrekenaar in die vorm van 'n werklike fisiese voorwerp is een van die fundamentele probleme van die fisika in die 21ste eeu.
'N Studie deur Russiese wetenskaplikes oor die vervaardiging van optiese mikro -holtes is in die Optics Letters -joernaal gepubliseer. 'Die tegnologie vereis nie die voorkoms van vakuuminstallasies nie, is byna heeltemal vry van prosesse wat verband hou met die behandeling van bytende oplossings, terwyl dit relatief goedkoop is. Maar die belangrikste is dat dit nog 'n stap is in die rigting van die verbetering van die kwaliteit van data -oordrag en -verwerking, die skep van kwantumrekenaars en ultrasensitiewe meetinstrumente, 'lui 'n persverklaring van die ITMO Universiteit.
'N Optiese mikroholte is 'n soort ligval in die vorm van 'n baie klein, mikroskopiese verdikking van 'n optiese vesel. Aangesien fotone nie gestop kan word nie, is dit nodig om hul vloei op een of ander manier te stop om inligting te kodeer. Dit is presies waarvoor kettings optiese mikroholtes gebruik word. Danksy die "fluisterende galery" -effek, vertraag die sein: as u in die resonator kom, word die liggolf deur sy mure gereflekteer en draai. Vanweë die afgeronde vorm van die resonator kan lig terselfdertyd lank daarin weerkaats word. Dus beweeg fotone teen 'n baie laer spoed van een resonator na 'n ander.
Die ligpad kan aangepas word deur die grootte en vorm van die resonator te verander. Met inagneming van die grootte van die mikroholtes, wat minder as 'n tiende van 'n millimeter is, moet die parameters van so 'n toestel uiters akkuraat wees, aangesien enige defek op die oppervlak van die mikroholte chaos in die fotonvloei kan veroorsaak. "As die lig lank draai, begin dit inmeng (konflik) met homself," beklemtoon Mikhail Sumetsky. - As daar 'n fout gemaak is met die vervaardiging van resonators, begin daar verwarring. Hieruit kan u die belangrikste vereiste vir resonators kry: die minimum afwyking in grootte."
Mikroresonators, wat deur wetenskaplikes uit Rusland en Groot -Brittanje vervaardig is, word met so 'n hoë presisie gemaak dat die verskil in hul afmetings nie 0,17 angstrom oorskry nie. Om die skaal voor te stel, let ons op dat hierdie waarde ongeveer 3 keer minder is as die deursnee van 'n waterstofatoom en onmiddellik 100 keer minder is as die fout wat vandag in die vervaardiging van sulke resonators toegelaat word. Mikhail Sumetsky het die SNAP -metode spesiaal vir die vervaardiging van resonators geskep. Volgens hierdie tegnologie gloei die laser die vesel uit en verwyder die spanning wat daarin gevries is. Na blootstelling aan 'n laserstraal "swel" die vesel effens op en word 'n mikro -holte verkry. Navorsers uit Rusland en Engeland gaan voort om die SNAP -tegnologie te verbeter, en die omvang van die moontlike toepassings daarvan uit te brei.
Werk aan mikrogrotte in ons land het die afgelope dekades nie opgehou nie. In die dorpie Skolkovo naby Moskou, in Novayastraat, is 'n huis nommer 100 gebou. Dit is 'n huis met spieëlmure wat in hul blou met die lug kan meeding. Dit is die gebou van die Skolkovo School of Management. Een van die huurders van hierdie ongewone huis is die Russian Quantum Center (RQC).
Mikroholtes is vandag 'n redelik aktuele onderwerp in kwantumoptika. Verskeie groepe regoor die wêreld bestudeer dit voortdurend. Terselfdertyd is aanvanklik optiese mikroholtes in ons land by die Staatsuniversiteit van Moskou uitgevind. Die eerste artikel oor sulke resonators is in 1989 gepubliseer. Die skrywers van die artikel is drie fisici: Vladimir Braginsky, Vladimir Ilchenko en Mikhail Gorodetsky. Terselfdertyd was Gorodetsky destyds 'n student, en sy leier Ilchenko verhuis later na die Verenigde State, waar hy in die NASA -laboratorium begin werk. Daarteenoor het Mikhail Gorodetsky aan die Staatsuniversiteit van Moskou gebly en baie jare daaraan bestee om hierdie gebied te bestudeer. Hy het relatief onlangs by die RCC -span aangesluit - in 2014, in die RCC, kan sy potensiaal as wetenskaplike meer volledig onthul word. Hiervoor het die sentrum al die toerusting wat nodig is vir eksperimente, wat eenvoudig nie beskikbaar is by die Staatsuniversiteit van Moskou nie, sowel as 'n span spesialiste. 'N Ander argument wat Gorodetsky ten gunste van die RCC gebring het, was die vermoë om ordentlike lone aan werknemers te betaal.
Tans bevat die span van Gorodetsky verskeie ouens wat voorheen betrokke was by wetenskaplike aktiwiteite onder sy leiding aan die Staatsuniversiteit van Moskou. Terselfdertyd is dit vir niemand 'n geheim dat dit nie maklik is om belowende jong wetenskaplikes in Rusland vandag te bly hou nie - die deure van laboratoriums regoor die wêreld is deesdae vir hulle oop. En die RCC is een van die geleenthede om 'n briljante wetenskaplike loopbaan te maak en 'n voldoende salaris te ontvang sonder om die Russiese Federasie te verlaat. Tans is navorsing in die laboratorium van Mikhail Gorodetsky aan die gang wat met 'n gunstige ontwikkeling van gebeure die wêreld kan verander.
Optiese mikroholtes is die basis van 'n nuwe tegnologie wat die digtheid van data -oordrag oor veseloptiese kanale kan verhoog. En dit is slegs een van die moontlike toepassings van mikroholtes. Een van die RCC -laboratoriums het die afgelope paar jaar geleer hoe om mikroresonators te vervaardig, wat reeds in die buiteland gekoop word. En Russiese wetenskaplikes wat voorheen by buitelandse universiteite gewerk het, keer selfs terug na Rusland om in hierdie laboratorium te werk.
Volgens die teorie kan optiese mikroholtes in telekommunikasie gebruik word, waar dit die data -oordragdigtheid oor veseloptiese kabel kan verhoog. Tans word datapakkies reeds in 'n ander kleurreeks oorgedra, maar as die ontvanger en die sender meer sensitief is, sal dit moontlik wees om een datalin in nog meer frekwenskanale te vertak.
Maar dit is nie die enigste gebied van hul toepassing nie. Met behulp van optiese mikroholtes kan 'n mens nie net die lig van verre planete meet nie, maar ook die samestelling daarvan bepaal. Hulle kan dit ook moontlik maak om miniatuurdetektore van bakterieë, virusse of sekere stowwe te skep - chemiese sensors en biosensors. Mikhail Gorodetsky skets so 'n futuristiese beeld van die wêreld waarin mikroresonators reeds gebruik word: 'Met behulp van 'n kompakte toestel wat gebaseer is op optiese mikro -holtes, is dit moontlik om die samestelling van lug wat deur 'n persoon uitgeasem word, te bepaal, wat inligting bevat oor die toestand van byna alle organe in die menslike liggaam. Dit wil sê, die snelheid en akkuraatheid van die diagnostiek in medisyne kan eenvoudig baie keer toeneem."
Tot dusver is dit net teorieë wat nog getoets moet word. Daar is nog 'n lang pad na gereedgemaakte toestelle wat daarop gebaseer is. Volgens Mikhail Gorodetsky moet sy laboratorium volgens die goedgekeurde plan egter oor 'n paar jaar presies uitvind hoe om mikroresonators in die praktyk te gebruik. Tans is telekommunikasie sowel as die weermag die mees belowende gebiede. Mikroresonators kan inderdaad ook vir die Russiese weermag van belang wees. Dit kan byvoorbeeld gebruik word vir die ontwikkeling en vervaardiging van radars, sowel as stabiele seinopwekkers.
Tot dusver is die massaproduksie van mikroholtes nie nodig nie. Maar 'n aantal ondernemings ter wêreld het reeds begin met die vervaardiging van toestelle, dit wil sê dat hulle hul ontwikkelings werklik kon kommersialiseer. Ons praat egter nog steeds net oor stukmasjiene wat ontwerp is om 'n beperkte reeks take op te los. Byvoorbeeld, die Amerikaanse onderneming OEWaves (waarin een van die uitvinders van mikroresonators, Vladimir Ilchenko, tans werk), is besig met die vervaardiging van superstabiele mikrogolfopwekkers, sowel as uitstekende lasers. Die laser van die onderneming, wat lig produseer in 'n baie nou bereik (tot 300 Hz) met baie lae fase- en frekwensiegeruis, het reeds die gesogte PRIZM -toekenning gewen. So 'n toekenning is feitlik 'n Oscar op die gebied van toegepaste optika, hierdie toekenning word jaarliks toegeken.
Op mediese gebied is die Suid -Koreaanse groep maatskappye Samsung, saam met die Russian Quantum Center, besig met sy eie ontwikkelings op hierdie gebied. Volgens Kommersant was hierdie werke in 2015 in die beginfase, so dit is te vroeg en te vroeg om iets te sê oor uitvindings wat toepassings sou toepas.
