Ученые из Научного парка Санкт-Петербургского государственного университета совместно с коллегами из лаборатории оптики спина имени И.Н. Уральцева разработали инновационный микрорезонатор.
За последние 20 лет поляритоника, которая объединяет физику света и материи, совершила огромный скачок вперед. Поляритоны — это особые частицы, возникающие когда свет (фотоны) и вещество (экситоны) сильно взаимодействуют друг с другом. Они сочетают в себе свойства и света, и вещества, а также демонстрируют квантовые эффекты, что делает их очень перспективными для различных технологий.
Поляритоны обладают уникальной способностью образовывать конденсаты и течь без сопротивления даже при комнатной температуре. Это открывает двери для создания миниатюрных оптических схем, логических элементов и систем связи нового поколения. Поляритоны умеют также усиливать свет, что позволяет создавать очень эффективные и экономичные источники когерентного света.
Сейчас потребность в технологиях обработки данных с помощью света постоянно растет. Поэтому ученые ищут новые материалы с особой способностью к изменению своих оптических свойств под воздействием света. Это позволит снизить энергозатраты на вычисления и передачу информации. Наиболее перспективными в этом плане считаются полупроводниковые наноструктуры, которые очень чувствительны к свету и быстро на него реагируют.
В Научном парке СПбГУ ученые из ресурсного центра «Наноконструирование фотоактивных материалов» разработали необычную полупроводниковую структуру. Они создали очень тонкие слои кристалла галлия-мышьяка (GaAs) и поместили их в микрорезонатор — специальное устройство с зеркалами. Этот резонатор состоит из 30 слоев кристаллов GaAs, отражающих свет.
Самым важным успехом ученых из СПбГУ стало создание микрорезонатора с очень высокой добротностью — 54 тыс. Это лучший результат в России. Добротность показывает, как хорошо система удерживает свет. Чем выше добротность, тем дольше фотоны остаются внутри резонатора, а это очень важно для квантовых вычислений. Благодаря высокому качеству созданной структуры, исследователи из СПбГУ смогли продемонстрировать особый тип лазера — поляритонный, который начинает генерировать свет при очень низких уровнях энергии.
Ранее, используя похожую структуру, но с более низкой добротностью, ученые СПбГУ уже создали 25 кубитов — квантовых битов, заключенных в оптические ловушки. Кубиты используются в квантовых компьютерах, которые могут решать задачи, непосильные даже самым мощным суперкомпьютерам современности. Но разработка имеет гораздо более широкий спектр применения, чем просто компьютеры нового поколения.
Ранее Наука Mail рассказывала о причинах появления дефектов в кристаллах ниобата лития.