Просмотр по

Миниатюрный лазер работает на одиночных электронах

Миниатюрный лазер работает на одиночных электронах

Микроволновой лазер (мазер) размером с зернышко риса, сконструированный в Принстонском университете, приводится в действие одиночными электронами, туннелируемыми посредством искусственные атомы — квантовые точки.

Формирование этого устройства, по мнению одного из авторов, Джекоба Тейлора (Jacob Taylor), существенно продвинет вперед работу по построению систем квантовых вычислений из полупроводниковых материалов.

Основной проблемой проекта было не создание мазера, а исследование возможности получения кубитов из двойных квантовых точек — двух точек, соединенных вместе. Квантовые точки обмениваются информацией посредством перепутанные световые частицы, и исследователи спроектировали их так, чтобы фотоны испускались в процессе перехода одиночных электронов с высокого уровня энергии на более низкий при пересечении двойной точки.

Миниатюрный лазер работает на одиночных электронах

Двойные точки изготавливали из очень тонких нанопроводов (диаметром около 50 нм), сделанных из полупроводникового материала, арсенида галлия. Уровни энергии контролировались электродами затвора, подключенными по длине полупроводникового нанопровода.

Чтобы сформировать мазер, инженеры разместили 2 двойные точки на расстоянии примерно 6 мм друг от друга в полости из ниобия, охлаждаемого до перехода в сверхпроводящее состояние. «Впервые принстонская команда продемонстрировала связь между 2-мя двойными квантовыми точками, которые разделяла существенная дистанция, почти сантиметр», — отмечает Тейлор.

При включении этого устройства, электроны поодиночке проходили посредством каждую двойную квантовую точку, заставляя ту излучать фотоны в микроволновой области спектра. Фотоны отражались от зеркал на концах полости и формировали когерентный микроволновой луч.

Одно из достоинств новейшего мазера состоит в том, что уровни энергии точек можно регулировать, производя свет на других частотах — в других полупроводниковых лазерах частота фиксирована. Нежели больше разница энергий двух уровней, тем выше частота излучения.

Кроме квантовых компьютеров, новейшая технология управляемого излучения света, о которой рассказывается в последнем номере журнала Science, способен найти использование в медицине, сенсорах, коммуникациях и других аспектах современной жизни.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *