Впрочем, ключевой момент нынешнего достижения — не в масштабе объектов. Как наглядно показала команда специалистов во главе с учеными Гарвардской школы инженерии и прикладных наук (Harvard SEAS), алмазная нанопроволока может служить источником единичных фотонов, выдаваемых "по требованию". Группа Марко Лонкара нашла подтверждение теоретически обоснованной гипотезы в ходе своей программы по изучению нелинейных свойств фотонных кристаллов. Новая разработка совмещает в себе сразу две цели: создание нанофотонного устройства, способного обрабатывать квантовую информацию, и высокочастотного генератора в рамках оптико-механической системы, пишет sunhome.ru

По словам ученых, новый способ радикального улучшения производительности источника отдельных фотонов базируется на природном светоизлучающем дефекте камня, называемом азотной вакансией (nitrogen vacancy NV), или просто центром цвета алмаза. Одним словом, центр цвета "обменивается информацией" с внешним источником лучей. Но эффективный прием фотонов в обычном камне затруднен из-за того, что чаще всего центры цвета находятся глубоко внутри них. "Пойманные в ловушку" атомы взаимодействуют с остальной кристаллической решеткой, в результате чего изменяется их электронное состояние (спин). Большая система из таких наноустройств, которые смогут работать как независимо, так и вместе, была бы солидным шагом на пути к вычислительным квантовым сетям.

Если мы имеем дело с ювелирными изделиями, то видимым результатом будет восхитительная игра прихотливо преломленных световых лучей. Но гарвардских ученых интересует вовсе не красота. Они нацелены на создание устройств, использующих квантово-механические эффекты, например, квантовых компьютеров. Дело в том, что спином электрона в отдельном центре цвета можно манипулировать при комнатной температуре. Каждый NV-дефект в этом случае превращается в кубит — наименьший элемент для хранения информации в таком компьютере. Важно также то, что алмазные нанопроводки могут быть получены в больших количествах и без проблем интегрированы в различные наноустройства.

"Разработанное нами устройство на основе алмазных нанопроводков фактически работает как крохотная антенна, генерирующая сильный поток отдельных фотонов, который регистрируется микроскопом, — говорит Лонкар, на днях получивший на свои изыскания грант в $50 тысяч. Устойчивая связь относящегося к наномиру центра цвета с макрообъектами (световодами и линзами) — и есть недостающее звено в создании квантового компьютера". Однофотонная антенна, работающая как на прием, так и на передачу, позволит воссоздать это "недостающее звено". Создание опытного образца такого устройства можно считать одним из ключевых шагов на пути достижения новых, быстрых и безопасных технологических средств вычисления и связи.

Для создания опытного образца специалисты использовали те же физические процессы, что в природе придают оттенки цветным алмазам. Например, голубой алмаз сигнализирует о примеси атомов бора, а желтый — азота. Действующий образец устройства сейчас представляет собой массив из нескольких тысяч алмазных нанопроводков. Каждый из них насчитывает всего несколько микрометров в длину и примерно 200 нанометров в диаметре.

Исследователей ограничивает пока лишь один нюанс — в природных алмазах NV-дефекты распределены неравномерно, что затрудняет использование нанопроводков как антенн. В ближайшем будущем ученые планируют путем ионной бомбардировки добиться равномерного распределения центров цвета в каждом кристалле.

 

 

 

 

 

E-NEWS.COM.UA