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

Czip tak ma艂y, 偶e go nie wida膰, emituje i wykrywa pojedyncze fotony

Ten czip jest tak ma艂y, 偶e nie wida膰 go go艂ym okiem. Ma jednak imponuj膮ce mo偶liwo艣ci: nie tylko emituje pojedyncze fotony pod wp艂ywem napi臋cia elektrycznego, ale tak偶e je wykrywa. Takie mikrourz膮dzenie, w pracach nad kt贸rym uczestniczy艂a polska badaczka, to spory krok na drodze do komputer贸w kwantowych.
Zesp贸艂 z Niemiec i Rosji - kierowany przez prof. Wolframa Pernice'a - opracowa艂 czip o 艣rednicy licz膮cej zaledwie u艂amki milimetra. Zmie艣ci艂o si臋 na nim nanourz膮dzenie emituj膮ce pojedyncze fotony, 艣wiat艂ow贸d, a tak偶e male艅kie detektory tych foton贸w. To pierwszy na 艣wiecie tzw. kwantowy fotoniczny uk艂ad scalony zasilany elektrycznie. W badaniach, kt贸re opisano w "Nature Photonics", uczestniczy艂a dr Karolina S艂owik z Uniwersytetu Miko艂aja Kopernika w Toruniu. Zwyk艂a 偶ar贸wka czy dioda emituje strumie艅 foton贸w, czyli cz膮stek 艣wiat艂a. W tym potoku cz膮stek gin膮 niezwyk艂e kwantowe w艂a艣ciwo艣ci, jakie ma ka偶dy z foton贸w. Zupe艂nie nowe mo偶liwo艣ci zwi膮zane z wykorzystaniem tych cz膮stek zyskuje si臋 jednak, je艣li fotony emitowane s膮 pojedynczo. A to w艂a艣nie kwantowe szale艅stwa pojedynczych cz膮stek - efekty niedostrzegalne w wi臋kszej skali - daj膮 nadziej臋 na rozw贸j komputer贸w kwantowych. Takie komputery mog艂yby przetwarza膰 informacje z niewyobra偶aln膮 szybko艣ci膮 i efektywno艣ci膮, kt贸rej na pewno nie osi膮gniemy po prostu miniaturyzuj膮c uk艂ady, jakie ju偶 znamy. Jednym z wielu kamieni milowych na drodze do komputera kwantowego jest umiej臋tno艣膰 wytwarzania pojedynczych cz膮stek 艣wiat艂a, kodowania w nich informacji i wykrywania ich. Same 藕r贸d艂a pojedynczych foton贸w i ich detektory nie s膮 ju偶 nowym wynalazkiem - znajduj膮 si臋 w wielu laboratoriach na 艣wiecie. Zwykle takie uk艂ady s膮 jednak du偶e i zajmuj膮 metry kwadratowe na sto艂ach optycznych. To tak, jakby zbudowa膰 fabryk臋 o wielko艣ci du偶ego miasta tylko po to, 偶eby produkowa膰 szpilki. Nic dziwnego, 偶e naukowcy pracowali nad miniaturyzacj膮 takich urz膮dze艅 wytwarzaj膮cych i wykrywaj膮cych pojedyncze fotony. Osi膮gni臋cie zespo艂u Pernice'a jest imponuj膮ce: badaczom uda艂o si臋 艣cisn膮膰 t臋 ca艂膮 maszyneri臋 do rozmiar贸w male艅kiego, niemal niewidocznego go艂ym okiem czipa. - Element tego uk艂adu stanowi膮 nanorurki w臋glowe - sto tysi臋cy razy cie艅sze ni偶 艣rednica ludzkiego w艂osa. One - pod wp艂ywem napi臋cia elektrycznego - emituj膮 pojedyncze fotony, kt贸re trafiaj膮 艣wiat艂owodami do male艅kich detektor贸w - opowiada w rozmowie z PAP dr Karolina S艂owik z UMK. Jak zaznacza, aby uk艂ad dzia艂a艂, musi by膰 ch艂odzony ciek艂ym helem, bo detekcja sygna艂贸w tak s艂abych jak pojedyncza cz膮stka 艣wiat艂a jest bardziej wydajna w temperaturach bliskich zera bezwzgl臋dnego. - Wszystko to razem ma kilkaset mikron贸w 鈥 u艂amek milimetra. Urz膮dzenie jest ma艂e i mo偶e by膰 wykorzystane do budowy wi臋kszych struktur - opowiada rozm贸wczyni PAP. Podaje przyk艂ad, 偶e w fotonach wytwarzanych w takim urz膮dzeniu mo偶na by艂oby kodowa膰 i przetwarza膰 informacje - np. przepuszczaj膮c fotony przez elementy optyczne. To z kolei by艂oby metod膮 wykonywania algorytm贸w. Dr S艂owik zaznacza, 偶e przed wykonaniem do艣wiadczenia nie by艂o jasne, czy urz膮dzenie rzeczywi艣cie emituje pojedyncze fotony, czy mo偶e s膮 to impulsy innego rodzaju. Zadaniem badaczki z UMK w ramach projektu by艂o opracowanie danych statystycznych z do艣wiadczenia i stwierdzenie jak cz臋sto cz膮stki emitowane s膮 dok艂adnie po jednej na raz. Wed艂ug Karoliny S艂owik budowa komputera kwantowego to marzenie naukowc贸w, kt贸re ma szans臋 si臋 spe艂ni膰. - Prac膮 nad komputerem kwantowym interesuj膮 si臋 prywatne firmy takie jak Google czy IBM, kt贸re inwestuj膮 pieni膮dze w badania naukowe o takiej tematyce. To naprawd臋 mo偶e si臋 okaza膰 osi膮galne - komentuje badaczka. 殴r贸d艂o: PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala
reklama
reklama
reklama
reklama
Za艂aduj wi臋cej news贸w
February 22 2019 14:26 V12.2.6-1