میخائیل سومتسکی ، استاد دانشگاه استون (انگلستان) و مهندس تحقیق از دانشگاه ITMO (دانشگاه ملی تحقیقات فن آوری اطلاعات ، مکانیک و اپتیک سن پترزبورگ) نیکیتا توروپوف یک فناوری کاربردی و ارزان برای تولید ریز حفره های نوری با دقت بسیار بالا ایجاد کرده اند. میکرونزونرها می توانند مبنایی برای ایجاد رایانه های کوانتومی شوند ، این جمعه گذشته ، 22 ژوئیه ، توسط پرتال علمی محبوب "Cherdak" با اشاره به سرویس مطبوعاتی ITMO گزارش شد.
ارتباط کار در زمینه ایجاد رایانه های کوانتومی امروزه به این دلیل است که تعدادی از مشکلات بسیار مهم را نمی توان با استفاده از رایانه های کلاسیک ، از جمله ابر رایانه ها ، در مدت زمان معقول حل کرد. ما در مورد مشکلات فیزیک و شیمی کوانتومی ، رمزنگاری ، فیزیک هسته ای صحبت می کنیم. دانشمندان پیش بینی می کنند که کامپیوترهای کوانتومی به بخش مهمی از محاسبات توزیع شده در آینده تبدیل خواهند شد. ساخت کامپیوتر کوانتومی به شکل یک شی فیزیکی واقعی یکی از مشکلات اساسی فیزیک در قرن 21 است.
مطالعه دانشمندان روسی در زمینه تولید حفره های نوری در مجله Optics Letters منتشر شد. "این فناوری نیازی به حضور تاسیسات خلاء ندارد ، تقریباً کاملاً عاری از فرآیندهایی است که با درمان محلول های سوزاننده مرتبط است ، در حالی که نسبتاً ارزان است. اما مهمترین چیز این است که این گامی دیگر در جهت بهبود کیفیت انتقال و پردازش داده ها ، ایجاد رایانه های کوانتومی و ابزارهای اندازه گیری فوق حساس است."
ریزحفره نوری نوعی تله نوری به شکل ضخیم شدن بسیار کوچک و میکروسکوپی یک فیبر نوری است. از آنجایی که فوتون ها قابل توقف نیستند ، لازم است به نحوی جریان آنها را برای رمزگذاری اطلاعات متوقف کنیم. این دقیقاً همان چیزی است که زنجیره های ریز حفره های نوری برای آن استفاده می شود. به لطف اثر "نجوا نگارخانه" ، سیگنال کند می شود: با ورود به طنین ، موج نور از دیواره های آن منعکس می شود و می پیچد. در عین حال ، به دلیل شکل گرد شدن رزوناتور ، می توان نور را برای مدت طولانی در داخل آن منعکس کرد. بنابراین ، فوتون ها با سرعت بسیار کمتری از یک رزوناتور به رزوناتور دیگر حرکت می کنند.
مسیر نور را می توان با تغییر اندازه و شکل رزوناتور تنظیم کرد. با در نظر گرفتن اندازه ریز حفره ها ، که کمتر از یک دهم میلی متر است ، تغییرات پارامترهای چنین دستگاهی باید بسیار دقیق باشد ، زیرا هرگونه نقص در سطح حفره کوچک می تواند هرج و مرج را در شار فوتون وارد کند. میخائیل سومتسکی تأکید می کند: "اگر نور به مدت طولانی بچرخد ، شروع به دخالت (درگیری) با خود می کند." - در صورت بروز خطا در تولید رزوناتورها ، سردرگمی آغاز می شود. از این طریق می توانید نیاز اصلی تشدید کننده ها را بدست آورید: حداقل انحراف در اندازه."
میکروزوناتورها ، که توسط دانشمندان روسیه و بریتانیای کبیر ساخته شده اند ، با چنان دقت بالایی ساخته می شوند که تفاوت ابعاد آنها از 0.17 آنگستروم تجاوز نمی کند.برای تصور مقیاس ، توجه داشته باشیم که این مقدار تقریباً 3 برابر کمتر از قطر اتم هیدروژن و بلافاصله 100 برابر کمتر از خطایی است که امروزه در تولید چنین رزوناتورهایی مجاز است. میخائیل سومتسکی روش SNAP را مخصوصاً برای تولید رزوناتورها ایجاد کرد. بر اساس این فناوری ، لیزر آنالیز کرده و تنش های منجمد شده در آن را از بین می برد. پس از قرار گرفتن در معرض پرتو لیزر ، فیبر کمی "متورم" می شود و یک حفره کوچک به دست می آید. محققان روسیه و انگلیس قصد دارند به بهبود فناوری SNAP و همچنین گسترش دامنه کاربردهای احتمالی آن ادامه دهند.
کار بر روی حفره های کوچک در کشور ما در چند دهه گذشته متوقف نشده است. در روستای اسکولکوو در نزدیکی مسکو ، در خیابان نوایا ، خانه شماره 100 ساخته شد. این خانه دارای دیوارهای آینه ای است که در رنگ آبی خود می تواند با آسمان رقابت کند. این ساختمان مدرسه مدیریت Skolkovo است. یکی از مستاجران این خانه غیر معمول مرکز کوانتومی روسیه (RQC) است.
ریز حفره ها امروزه یک موضوع نسبتاً موضوعی در اپتیک کوانتومی هستند. چندین گروه در سراسر جهان به طور مداوم در حال مطالعه آنها هستند. در همان زمان ، ابتدا ، حفره های نوری در کشور ما در دانشگاه دولتی مسکو اختراع شد. اولین مقاله در مورد چنین تشدیدکنندگان در سال 1989 منتشر شد. نویسندگان مقاله سه فیزیکدان هستند: ولادیمیر براگینسکی ، ولادیمیر ایلچنکو و میخائیل گورودتسکی. در همان زمان ، گورودتسکی در آن زمان دانش آموز بود و رهبر او ایلچنکو بعداً به ایالات متحده نقل مکان کرد و در آنجا در آزمایشگاه ناسا کار خود را آغاز کرد. در مقابل ، میخائیل گورودتسکی در دانشگاه دولتی مسکو ماند و سالهای زیادی را صرف مطالعه این منطقه کرد. او به تازگی به تیم RCC پیوست - در سال 2014 ، در RCC می توان پتانسیل خود را به عنوان یک دانشمند به طور کامل نشان داد. برای انجام این کار ، این مرکز دارای تمام تجهیزات لازم برای آزمایش است که به سادگی در دانشگاه دولتی مسکو و همچنین یک تیم متخصص در دسترس نیست. استدلال دیگری که گورودتسکی به نفع RCC ارائه داد ، توانایی پرداخت دستمزد مناسب به کارکنان بود.
در حال حاضر ، تیم گورودتسکی شامل چندین پسر است که قبلاً تحت رهبری وی در دانشگاه ایالتی مسکو مشغول فعالیت های علمی بوده اند. در عین حال ، برای هیچ کس پوشیده نیست که امروزه به راحتی نمی توان دانشمندان جوان امیدوار را در روسیه حفظ کرد - این روزها درهای آزمایشگاه های سراسر جهان به روی آنها باز است. و RCC یکی از فرصت هایی است که می توانید بدون خروج از فدراسیون روسیه یک حرفه علمی درخشان و همچنین دریافت حقوق مناسب دریافت کنید. در حال حاضر ، در آزمایشگاه میخائیل گورودتسکی ، تحقیقی در حال انجام است که با توسعه مطلوب رویدادها ، می تواند جهان را تغییر دهد.
ریز حفره های نوری اساس یک فناوری جدید است که می تواند تراکم انتقال داده را از طریق کانال های فیبر نوری افزایش دهد. و این تنها یکی از کاربردهای احتمالی ریز حفره ها است. طی چند سال گذشته ، یکی از آزمایشگاه های RCC نحوه تولید ریزرئوناتورها را آموخته است که در حال حاضر در خارج از کشور خریداری می شوند. و دانشمندان روسی که قبلاً در دانشگاه های خارجی کار می کردند حتی برای کار در این آزمایشگاه به روسیه باز می گردند.
بر اساس این نظریه ، می توان از حفره های نوری در ارتباطات مخابراتی استفاده کرد ، جایی که می تواند تراکم انتقال داده را از طریق کابل فیبر نوری افزایش دهد. در حال حاضر ، بسته های داده در حال حاضر در طیف رنگی متفاوتی منتقل می شوند ، اما اگر گیرنده و فرستنده حساس تر باشند ، امکان تجزیه یک خط داده به کانالهای فرکانسی بیشتر وجود خواهد داشت.
اما این تنها حوزه کاربرد آنها نیست. همچنین ، با استفاده از ریز حفره های نوری ، می توان نه تنها نور سیارات دور را اندازه گیری کرد ، بلکه ترکیب آنها را نیز تعیین کرد. آنها همچنین می توانند ایجاد آشکارسازهای مینیاتوری باکتری ها ، ویروس ها یا مواد خاص - سنسورهای شیمیایی و حسگرهای زیستی را ممکن سازند.میخائیل گورودتسکی چنین تصویری از جهان را در آینده نشان می دهد که در آن از ریزروناتورها استفاده می شود: "با کمک یک دستگاه جمع و جور بر اساس ریز حفره های نوری ، می توان ترکیب هوای بازدم شده توسط یک فرد را که اطلاعات مربوط به آن را حمل می کند ، تعیین کرد. وضعیت تقریبا تمام اندام های بدن انسان. یعنی سرعت و دقت تشخیص در پزشکی به سادگی می تواند چندین برابر افزایش یابد."
با این حال ، تا کنون اینها فقط نظریه هایی هستند که هنوز باید آزمایش شوند. هنوز راه زیادی تا دستگاه های آماده بر اساس آنها وجود دارد. با این حال ، به گفته میخائیل گورودتسکی ، آزمایشگاه وی ، طبق برنامه تأیید شده ، باید دقیقاً نحوه استفاده از ریزروناتورها را در عمل در چند سال آینده مشخص کند. در حال حاضر ، امیدوارکننده ترین حوزه ها مخابرات و همچنین ارتش است. ریزآشناها ممکن است برای ارتش روسیه نیز جالب باشد. به عنوان مثال ، می توان از آنها در توسعه و تولید رادارها و همچنین تولید کننده های سیگنال پایدار استفاده کرد.
تا کنون ، تولید انبوه ریز حفره ها مورد نیاز نیست. اما تعدادی از شرکت های جهان در حال حاضر شروع به تولید دستگاه هایی با استفاده از آنها کرده اند ، یعنی آنها واقعاً قادر به توسعه تجاری خود هستند. با این حال ، ما هنوز فقط در مورد ماشین های قطعه ای صحبت می کنیم که برای حل طیف وسیعی از وظایف طراحی شده اند. به عنوان مثال ، شرکت آمریکایی OEWaves (که در آن یکی از مخترعان ریزروناتورها ، ولادیمیر ایلچنکو ، در حال حاضر در آن کار می کند) ، در حال تولید ژنراتورهای مایکروویو فوق العاده پایدار و همچنین لیزرهای عالی است. لیزر این شرکت که نور را در محدوده بسیار باریک (تا 300 هرتز) با نویز فاز و فرکانس بسیار کم تولید می کند ، قبلاً برنده جایزه معتبر PRIZM شده است. چنین جایزه ای عملا یک اسکار در زمینه اپتیک کاربردی است ، این جایزه سالانه اهدا می شود.
در زمینه پزشکی ، گروه شرکت های کره جنوبی سامسونگ ، همراه با مرکز کوانتوم روسیه ، در حال توسعه خود در این زمینه هستند. به گزارش کومرسانت ، این آثار در سال 2015 در مرحله اولیه بودند ، بنابراین گفتن چیزی در مورد اختراعاتی که کاربردهای زیادی را به همراه داشته باشند ، زود و زود است.
