Подкрепете ни!

Ако харесвате Свежа Наука и редовно четете публикациите ни, оценявате работата ни и искате да продължаваме все така, подкрепете ни! :)

На този етап от съществуването си Свежа Наука има нужда от вашата помощ! Последвайте ни в социалните мрежи Facebook, Google+ и Twitter, за да подкрепите нашата кауза - разпространяване на наука и познание.

За повече информация, обмяна на идеи или публикуване на материали, се свържете с нас.

Мазер – започва ерата на оптичните полупроводници

Home/Прогрес/Технологии/Мазер – започва ерата на оптичните полупроводници

Устройството е разработено, докато учените се опитвали да използват квантови пиксели като компонент за квантови компютри. Квантовите пиксели представляват единствен атом, в ролята на полупроводник.

Учени от университета Принстън са създали лазер с размер на зрънце ориз, захранван от единични електрони, преминаващи през изкуствени атоми, познати като квантови пиксели. Микроскопичният лазер, за по-кратко наричан „мазер“, е демонстрация на основните начини на взаимодействие между светлината и движещи се електрони. Електричеството, необходимо за работа на устройството е около една милиардна част от това, необходимо да захрани сешоар.

„Този лазер е най-малкият възможен, от устройствата от единствен електрон.“ – казва Джейсън Пета, професор по физика в Принстън.

Устройството е огромна стъпка в разработването на квантови компютърни системи, използващи полупроводникови материали. Оригиналният проект е имал за цел да разясни как да се използва двойна квантова точка като квантов бит, или кюбит, което е основната единица за информация при квантовите компютри, както и да се постигне комуникация между отделните квантови пиксели.

Мазер - ерата на оптичните полупроводници-2

Тъй като квантовите пиксели комуникират чрез светлинните частици, или фотони, учените разработват пиксели, които емитират фотони, когато единствен електрон прескача от високо енергийно ниво към ниско, за да премине през двойната квантова точка. Всяка двойна квантова точка може да пренася само по един атом.

„Това е все едно хора да прекосяват река, стъпвайки на камък толкова малък, че има място само за един човек на него. На хората се налага да преминават на отсрещния бряг един по един.“ – обяснява нагледно Пета.

Двойните квантови точки са изработени от изключително тънки нано-кабели – с диаметър около 50 нанометра, или една милиардна част от метъра. Използваният материал е индиев арсенид, като от него са изработени дори още по-малки проводници, използвани като електроди, които контролират енергийните нива в квантовата точка.

За създаването на „мазера“, учените поставили две двойни квантови пиксели на разстояние 6 милиметра в кухина, направена от материал със свръхпроводимост, ниобий, което налага температури близки до абсолютната нула.

„За първи път демонстрираме, че съществува връзка между две двойни квантови пиксели, на разстояние от почти един сантиметър една от друга, значително отдалечени.“ – казва Пета.

Когато устройството е включено, електрони преминават през всяка квантова точка, причинявайки емитирането на фотони от микровълновата област от спектъра на светлината. Тези фотони след това отскачат от огледала в краищата на кухината, за да създадат постоянен лъч от микровълнова светлина.

Едно от предимствата на новия микро-лазер е, че енергийните нива в точките могат да бъдат фино настройвани, за създаване на светлина с друга честота. Това е нещо, което не може да бъде постигнато с други полупроводникови лазери, тъй като честотата при тях е фиксирана. Колкото по-голяма е разликата между двете енергийни нива, толкова по-висока е честотата на излъчваната светлина.

Проучването е от изключително значение, поради приложението на лазери и други кохерентни източници на светлина в комуникациите, медицината, и много други аспекти на съвременния живот. Установяването на контрол върху процесите на взаимодействие между светлина и материя, ще помогне много за разработването на бъдещи източници на светлина.

Добави коментар