Aston universiteti professori (Angliya) Mixail Sumetskiy va ITMO universiteti (Sankt -Peterburg axborot texnologiyalari, mexanika va optika milliy tadqiqot universiteti) muhandisi Nikita Toropov rekord yuqori aniqlikdagi optik mikrokavitatsiyalarni ishlab chiqarish uchun amaliy va arzon texnologiyani yaratdilar. Mikroresonatorlar kvant kompyuterlarini yaratishga asos bo'la oladi, bu haqda o'tgan juma, 22 -iyul, "Cherdak" ilmiy -ommabop portali ITMO matbuot xizmatiga tayanib xabar berdi.
Kvant kompyuterlarini yaratish sohasidagi ishlarning dolzarbligi bugungi kunda, bir qancha o'ta muhim muammolarni mumtoz kompyuterlar, shu jumladan superkompyuterlar yordamida, oqilona vaqt ichida hal qilib bo'lmaydi. Gap kvant fizikasi va kimyo, kriptografiya, yadro fizikasi muammolari haqida ketmoqda. Olimlar bashorat qilishicha, kvant kompyuterlari kelajakda taqsimlangan hisoblash muhitining muhim qismiga aylanadi. Haqiqiy jismoniy ob'ekt ko'rinishidagi kvant kompyuterini qurish XXI asr fizikasining asosiy muammolaridan biridir.
Optik mikrokavitatsiyalarni ishlab chiqarish bo'yicha rossiyalik olimlarning tadqiqotlari Optics Letters jurnalida chop etildi. Texnologiya vakuumli qurilmalarning mavjudligini talab qilmaydi, deyarli arzon bo'lgan holda, gidroksidi eritmalarni qayta ishlash bilan bog'liq jarayonlardan deyarli tozalangan. Ammo eng muhimi, bu ma'lumotlarni uzatish va qayta ishlash sifatini yaxshilash, kvantli kompyuterlar va o'ta sezgir o'lchash asboblarini yaratish yo'lida yana bir qadamdir”, - deyiladi ITMO universiteti press -relizida.
Optik mikrokavitatsiya - bu optik tolaning juda kichik mikroskopik qalinlashuvi ko'rinishidagi yorug'lik tuzog'i. Fotonlarni to'xtatish mumkin emasligi sababli, ma'lumotlarni kodlash uchun qandaydir tarzda ularning oqimini to'xtatish kerak. Aynan shu maqsadda optik mikrokavitlarning zanjirlari ishlatiladi. "Pichirlash galereyasi" effekti tufayli signal sekinlashadi: rezonatorga kirib, yorug'lik to'lqini uning devorlari va burilishlaridan aks etadi. Shu bilan birga, rezonatorning yumaloq shakli tufayli yorug'lik uning ichida uzoq vaqt aks etishi mumkin. Shunday qilib, fotonlar bir rezonatordan boshqasiga ancha past tezlikda harakat qiladi.
Yorug'lik yo'lini rezonatorning o'lchamini va shaklini o'zgartirish orqali sozlash mumkin. Milimetrning o'ndan biridan kichikroq bo'lgan mikrokavitatsiya hajmini hisobga olgan holda, bunday qurilma parametrlarining o'zgarishi o'ta aniq bo'lishi kerak, chunki mikrokavitatsiya yuzasidagi har qanday nuqson foton oqimiga tartibsizlikni keltirib chiqarishi mumkin. "Agar yorug'lik uzoq vaqt aylansa, u o'z -o'zidan aralasha boshlaydi" (Mixail Sumetskiy). - Agar rezonatorlar ishlab chiqarishda xato qilingan bo'lsa, chalkashlik boshlanadi. Bundan rezonatorlarga qo'yiladigan asosiy talabni olish mumkin: o'lchamdagi minimal og'ish."
Rossiya va Buyuk Britaniya olimlari tomonidan ishlab chiqarilgan mikroresonatorlar shunchalik aniqlik bilan qilinganki, ularning o'lchamlari farqi 0,17 angstromdan oshmaydi. O'lchovni tasavvur qilish uchun shuni ta'kidlaymizki, bu qiymat vodorod atomining diametridan taxminan 3 barobar kichik va bugungi kunda bunday rezonatorlarni ishlab chiqarishda yo'l qo'yilgan xatodan 100 baravar kam. Mixail Sumetskiy ayniqsa rezonatorlar ishlab chiqarish uchun SNAP usulini yaratdi. Ushbu texnologiyaga ko'ra, lazer tolalarni yumshatadi, undagi muzlatilgan stresslarni ketkazadi. Lazer nurlari ta'siridan so'ng, tola biroz "shishib" ketadi va mikrokavitatsiya olinadi. Rossiya va Angliyadan kelgan tadqiqotchilar SNAP texnologiyasini takomillashtirishda, shuningdek, uning qo'llanilish doirasini kengaytirishda davom etmoqchi.
Mamlakatimizda mikroavtobuslar ustida ishlash so'nggi bir necha o'n yillar davomida to'xtamadi. Moskva yaqinidagi Skolkovo qishlog'ida, Novaya ko'chasida, 100 -raqamli uy qurildi. Bu ko'zgu devorlari bo'lgan, ko'k rangda osmon bilan raqobatlasha oladigan uy. Bu Skolkovo boshqaruv maktabining binosi. Bu g'ayrioddiy uy ijarachilaridan biri - Rossiya kvant markazi (RQC).
Mikrokavitatlar bugungi kunda kvant optikasida juda dolzarb mavzu. Dunyo bo'ylab bir nechta guruhlar ularni doimiy ravishda o'rganmoqdalar. Shu bilan birga, dastlab optik mikrokavitatsiyalar mamlakatimizda Moskva davlat universitetida ixtiro qilingan. Bunday rezonatorlar haqidagi birinchi maqola 1989 yilda nashr etilgan. Maqola mualliflari uchta fizik: Vladimir Braginskiy, Vladimir Ilchenko va Mixail Gorodetskiy. Shu bilan birga, Gorodetskiy o'sha paytda talaba edi va uning rahbari Ilchenko keyinchalik AQShga ko'chib o'tdi va u erda NASA laboratoriyasida ishlay boshladi. Bundan farqli o'laroq, Mixail Gorodetskiy ko'p yillar davomida bu sohani o'rganishga bag'ishlab, Moskva davlat universitetida qoldi. U RCC jamoasiga nisbatan yaqinda qo'shildi - 2014 yilda, RCCda uning olim sifatida salohiyati to'liq ochib berilishi mumkin. Buning uchun markazda Moskva davlat universitetida mavjud bo'lmagan tajribalar uchun zarur bo'lgan barcha uskunalar, shuningdek, mutaxassislar jamoasi mavjud. Gorodetskiy RCC foydasiga yana bir dalil - bu xodimlarga munosib ish haqini to'lash qobiliyati.
Hozirgi vaqtda Gorodetskiy jamoasida ilgari Moskva davlat universitetida uning rahbarligi ostida ilmiy faoliyat bilan shug'ullangan bir nechta yigitlar bor. Shu bilan birga, bugungi kunda Rossiyada istiqbolli yosh olimlarni saqlab qolish oson emasligi hech kimga sir emas - bu kunlarda dunyoning istalgan laboratoriyasining eshiklari ular uchun ochiq. RCC - bu ajoyib ilmiy martaba yaratish, shuningdek, Rossiya Federatsiyasidan chiqmasdan munosib maosh olish imkoniyatlaridan biri. Hozirgi vaqtda Mixail Gorodetskiy laboratoriyasida voqealar ijobiy rivojlanishi bilan dunyoni o'zgartirishi mumkin bo'lgan tadqiqotlar olib borilmoqda.
Optik mikrokavitatlar optik tolali kanallar orqali ma'lumotlarni uzatish zichligini oshiradigan yangi texnologiyaning asosidir. Va bu mikrokavitatsiyaning mumkin bo'lgan ilovalaridan biri. So'nggi bir necha yil ichida RCC laboratoriyalaridan biri chet elda sotib olinayotgan mikroresonatorlarni ishlab chiqarishni o'rgandi. Va ilgari xorijiy universitetlarda ishlagan rus olimlari hatto Rossiyaga qaytib, bu laboratoriyada ishlashadi.
Nazariyaga ko'ra, optik mikrokavitatsiyalarni telekommunikatsiyada ishlatish mumkin edi, ular optik tolali kabel orqali ma'lumotlarni uzatish zichligini oshirishga yordam beradi. Hozirgi vaqtda ma'lumotlar paketlari allaqachon boshqa rang oralig'ida uzatilmoqda, lekin agar qabul qiluvchi va uzatuvchi sezgir bo'lsa, bitta ma'lumot uzatish liniyasini yanada chastotali kanallarga ajratish mumkin bo'ladi.
Ammo bu ularning qo'llanilishining yagona sohasi emas. Bundan tashqari, optik mikrokavitatsiyalar yordamida nafaqat uzoq sayyoralarning nurini o'lchash, balki ularning tarkibini ham aniqlash mumkin. Ular, shuningdek, bakteriyalar, viruslar yoki ba'zi moddalarni - kimyoviy sensorlar va biosensorlarning miniatyura detektorlarini yaratishga imkon beradi. Mixail Gorodetskiy mikroresonatorlar allaqachon ishlatilgan dunyoning futuristik rasmini quyidagicha ta'riflagan: “Optik mikrokavitatsiyaga asoslangan ixcham qurilma yordamida odam chiqaradigan havo tarkibini aniqlash mumkin bo'ladi. inson tanasidagi deyarli barcha organlarning holati. Ya'ni, tibbiyotda diagnostikaning tezligi va aniqligi bir necha barobar oshishi mumkin.
Biroq, hozircha bu hali tekshirilishi kerak bo'lgan nazariyalar. Ular asosida tayyor qurilmalarga borish uchun hali ko'p yo'l bor. Ammo, Mixail Gorodetskiyning so'zlariga ko'ra, uning laboratoriyasi, tasdiqlangan rejaga muvofiq, bir necha yil ichida mikroresonatorlardan amalda qanday foydalanishni aniqlab olishi kerak. Hozirgi vaqtda eng istiqbolli sohalar telekommunikatsiya, shuningdek, harbiy sohadir. Mikroresonatorlar haqiqatan ham rus harbiylari uchun qiziq bo'lishi mumkin. Masalan, ular radarlarni ishlab chiqarish va ishlab chiqarishda, shuningdek barqaror signal generatorlarida ishlatilishi mumkin.
Hozircha mikrokavitatsiyalarni ommaviy ishlab chiqarish talab qilinmaydi. Ammo dunyodagi bir qator kompaniyalar allaqachon ulardan foydalangan holda qurilmalar ishlab chiqarishni boshladilar, ya'ni ular haqiqatan ham o'z ishlanmalarini tijoratlashtirishga muvaffaq bo'lishdi. Biroq, biz hali ham faqat tor vazifalarni hal qilish uchun mo'ljallangan qismli mashinalar haqida gapirayapmiz. Masalan, Amerikaning OEWaves kompaniyasi (hozirda mikroresonatorlar kashfiyotchilaridan biri Vladimir Ilchenko ishlaydi) supero'tkazgichli mikroto'lqinli generatorlar, shuningdek ajoyib lazerlar ishlab chiqarish bilan shug'ullanadi. Juda past fazali va chastotali shovqinli juda tor diapazonda (300 Gts gacha) yorug'lik chiqaradigan kompaniyaning lazeri allaqachon PRIZM nufuzli mukofotiga sazovor bo'lgan. Amaliy optika sohasidagi bunday mukofot deyarli "Oskar" dir, bu mukofot har yili beriladi.
Tibbiyot sohasida Samsung kompaniyalarining Janubiy Koreya guruhi Rossiya kvant markazi bilan birgalikda bu sohada o'z ishlanmalari bilan shug'ullanadi. "Kommersant" nashrining yozishicha, 2015 yildagi bu ishlar boshlang'ich bosqichda bo'lgan, shuning uchun ham amaliy qo'llaniladigan ixtirolar haqida biror narsa deyishga hali erta va erta.
