reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© Pixabay_inspirito Nauka | 23 listopada 2016

Czip tak mały, że go nie widać, emituje i wykrywa pojedyncze fotony

Ten czip jest tak mały, że nie widać go gołym okiem. Ma jednak imponujące możliwości: nie tylko emituje pojedyncze fotony pod wpływem napięcia elektrycznego, ale także je wykrywa. Takie mikrourządzenie, w pracach nad którym uczestniczyła polska badaczka, to spory krok na drodze do komputerów kwantowych.
Zespół z Niemiec i Rosji - kierowany przez prof. Wolframa Pernice'a - opracował czip o średnicy liczącej zaledwie ułamki milimetra. Zmieściło się na nim nanourządzenie emitujące pojedyncze fotony, światłowód, a także maleńkie detektory tych fotonów. To pierwszy na świecie tzw. kwantowy fotoniczny układ scalony zasilany elektrycznie. W badaniach, które opisano w "Nature Photonics", uczestniczyła dr Karolina Słowik z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu.

Zwykła żarówka czy dioda emituje strumień fotonów, czyli cząstek światła. W tym potoku cząstek giną niezwykłe kwantowe właściwości, jakie ma każdy z fotonów. Zupełnie nowe możliwości związane z wykorzystaniem tych cząstek zyskuje się jednak, jeśli fotony emitowane są pojedynczo. A to właśnie kwantowe szaleństwa pojedynczych cząstek - efekty niedostrzegalne w większej skali - dają nadzieję na rozwój komputerów kwantowych. Takie komputery mogłyby przetwarzać informacje z niewyobrażalną szybkością i efektywnością, której na pewno nie osiągniemy po prostu miniaturyzując układy, jakie już znamy.

Jednym z wielu kamieni milowych na drodze do komputera kwantowego jest umiejętność wytwarzania pojedynczych cząstek światła, kodowania w nich informacji i wykrywania ich.

Same źródła pojedynczych fotonów i ich detektory nie są już nowym wynalazkiem - znajdują się w wielu laboratoriach na świecie. Zwykle takie układy są jednak duże i zajmują metry kwadratowe na stołach optycznych. To tak, jakby zbudować fabrykę o wielkości dużego miasta tylko po to, żeby produkować szpilki. Nic dziwnego, że naukowcy pracowali nad miniaturyzacją takich urządzeń wytwarzających i wykrywających pojedyncze fotony. Osiągnięcie zespołu Pernice'a jest imponujące: badaczom udało się ścisnąć tę całą maszynerię do rozmiarów maleńkiego, niemal niewidocznego gołym okiem czipa.

- Element tego układu stanowią nanorurki węglowe - sto tysięcy razy cieńsze niż średnica ludzkiego włosa. One - pod wpływem napięcia elektrycznego - emitują pojedyncze fotony, które trafiają światłowodami do maleńkich detektorów - opowiada w rozmowie z PAP dr Karolina Słowik z UMK. Jak zaznacza, aby układ działał, musi być chłodzony ciekłym helem, bo detekcja sygnałów tak słabych jak pojedyncza cząstka światła jest bardziej wydajna w temperaturach bliskich zera bezwzględnego.

- Wszystko to razem ma kilkaset mikronów – ułamek milimetra. Urządzenie jest małe i może być wykorzystane do budowy większych struktur - opowiada rozmówczyni PAP. Podaje przykład, że w fotonach wytwarzanych w takim urządzeniu można byłoby kodować i przetwarzać informacje - np. przepuszczając fotony przez elementy optyczne. To z kolei byłoby metodą wykonywania algorytmów.

Dr Słowik zaznacza, że przed wykonaniem doświadczenia nie było jasne, czy urządzenie rzeczywiście emituje pojedyncze fotony, czy może są to impulsy innego rodzaju. Zadaniem badaczki z UMK w ramach projektu było opracowanie danych statystycznych z doświadczenia i stwierdzenie jak często cząstki emitowane są dokładnie po jednej na raz.

Według Karoliny Słowik budowa komputera kwantowego to marzenie naukowców, które ma szansę się spełnić. - Pracą nad komputerem kwantowym interesują się prywatne firmy takie jak Google czy IBM, które inwestują pieniądze w badania naukowe o takiej tematyce. To naprawdę może się okazać osiągalne - komentuje badaczka.

Źródło: PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

Komentarze

Zauważ proszę, że komentarze krytyczne są jak najbardziej pożądane, zachęcamy do ich zamieszczania i dalszej dyskusji. Jednak komentarze obraźliwe, rasistowskie czy homofobiczne nie są przez nas akceptowane. Tego typu komentarze będą przez nas usuwane.
reklama
reklama
Załaduj więcej newsów
February 08 2018 17:15 V9.2.4-1