Астон университетинин профессору (Англия) Михаил Сумецкий жана ITMO университетинин изилдөөчү инженери (Санкт -Петербург маалыматтык технологиялар, механика жана оптика улуттук изилдөө университети) Никита Торопов рекорддук жогорку тактык менен оптикалык микрокавиталарды өндүрүү үчүн практикалык жана арзан технологияны түзүштү. Микрорезонаторлор кванттык компьютерлерди түзүүгө негиз боло алат, бул тууралуу өткөн жума күнү, 22 -июлда, "Чердак" илимий популярдуу порталы ITMOнун басма сөз кызматына шилтеме берүү менен билдирди.
Кванттык компьютерлерди түзүү жаатындагы иштердин актуалдуулугу бүгүнкү күндө бир топ маанилүү маселелер классикалык компьютерлерди, анын ичинде суперкомпьютерлерди акылга сыярлык убакытта чечүү мүмкүн эместигине байланыштуу. Сөз кванттык физика менен химиянын, криптографиянын, ядролук физиканын көйгөйлөрү жөнүндө болуп жатат. Окумуштуулар кванттык компьютерлер келечектеги бөлүштүрүлгөн эсептөө чөйрөсүнүн маанилүү бөлүгү болуп калат деп божомолдошот. Чыныгы физикалык объект түрүндө кванттык компьютерди куруу 21 -кылымда физиканын негизги көйгөйлөрүнүн бири.
Оптикалык микрокавиталарды өндүрүү боюнча россиялык окумуштуулардын изилдөөсү Optics Letters журналына жарыяланды. «Технология вакуумдук орнотмолордун болушун талап кылбайт, каустикалык эритмелерди иштетүү менен байланышкан процесстерден дээрлик толугу менен бош турат, бирок салыштырмалуу арзан. Бирок эң башкысы - бул маалыматтарды берүүнүн жана иштетүүнүн сапатын жакшыртууга, кванттык компьютерлерди жана өтө сезгич өлчөө каражаттарын түзүүгө болгон дагы бир кадам », - деп айтылат ITMO университетинин пресс -релизинде.
Оптикалык микрокавита - бул оптикалык буланын өтө кичинекей, микроскопиялык коюусу түрүндөгү жарык тузагы. Фотондорду токтотуу мүмкүн болбогондуктан, маалыматты коддоо үчүн кандайдыр бир жол менен алардын агымын токтотуу керек. Дал ушул үчүн оптикалык микрокавиталардын чынжырлары колдонулат. "Шыбыраган галерея" эффектинин аркасында сигнал жайыраак: резонаторго кирип, жарык толкуну анын дубалдарынан жана бурулуштарынан чагылдырылат. Ошол эле учурда, резонатордун тегеректелген формасынан улам, жарык анын ичинде көпкө чагылдырылышы мүмкүн. Ошентип, фотондор бир резонатордон экинчисине өтө төмөн ылдамдыкта өтүшөт.
Жарык жолун резонатордун өлчөмүн жана формасын өзгөртүү менен жөнгө салса болот. Миллиметрдин ондон бир бөлүгүнө жетпеген микрокавиталардын көлөмүн эске алганда, мындай түзүлүштүн параметрлериндеги өзгөрүүлөр өтө так болушу керек, анткени микрокавитация бетиндеги кандайдыр бир кемчилик фотон агымына башаламандык киргизиши мүмкүн. Михаил Сумецкий: "Эгерде жарык көпкө айланып калса, анда ал өзүнө (чатакка) кийлигише баштайт", - деп баса белгилейт. - Резонаторлорду чыгарууда ката кетирилген учурда башаламандык башталат. Мындан резонаторлорго коюлган негизги талапты ала аласыз: өлчөмдөгү минималдуу четтөө."
Россия менен Улуу Британиянын окумуштуулары тарабынан өндүрүлгөн микроорезонаторлор ушунчалык тактыкта жасалгандыктан, алардын өлчөмдөрүнүн айырмасы 0,17 ангстромдон ашпайт. Масштабды элестетүү үчүн, биз бул маанинин суутек атомунун диаметри менен болжол менен 3 эсе аз экенин жана бүгүнкү күндө мындай резонаторлорду чыгарууда жол берилген катадан 100 эсе аз экенин белгилейбиз. Михаил Сумецкий өзгөчө резонаторлорду өндүрүү үчүн SNAP ыкмасын түзгөн. Бул технологияга ылайык, лазер буланы тоңдуруп, андагы тоңуп калган чыңалууларды кетирет. Лазер нуру тийгенден кийин, була бир аз "шишип" кетет жана микрокавиттуулугу алынат. Россия менен Англиянын изилдөөчүлөрү SNAP технологиясын өркүндөтүүнү, ошондой эле анын мүмкүн болгон колдонмолорунун спектрин кеңейтүүнү улантышмакчы.
Биздин өлкөдө микрокавиттер боюнча иштер акыркы бир нече ондогон жылдар бою токтогон жок. Москванын жанындагы Сколково айылында Новая көчөсүндө 100 номерлүү үй курулган. Бул күзгү дубалдары бар үй, алардын түсү асман менен атаандаша алат. Бул Сколково менеджмент мектебинин имараты. Бул адаттан тыш үйдүн ижарачыларынын бири - Орус кванттык борбору (RQC).
Microcavities бүгүн кванттык оптика боюнча абдан актуалдуу тема болуп саналат. Дүйнө жүзүндөгү бир нече топтор аларды үзгүлтүксүз изилдеп жатышат. Ошол эле учурда, башында оптикалык микрокавиталар биздин мамлекетте Москва мамлекеттик университетинде ойлоп табылган. Мындай резонаторлор жөнүндө биринчи макала 1989 -жылы кайра басылган. Макаланын авторлору үч физик: Владимир Брагинский, Владимир Илченко жана Михаил Городецкий. Ошол эле учурда, Городецкий ошол кезде студент болчу, анын лидери Ильченко кийин АКШга көчүп келип, НАСАнын лабораториясында иштей баштаган. Алардан айырмаланып, Михаил Городецкий Москва мамлекеттик университетинде калып, көп жылдар бою бул багытты изилдөөгө арнаган. Ал RCC командасына салыштырмалуу жакында кошулду - 2014 -жылы, RCCде анын илимпоз катары потенциалы толук ачылышы мүмкүн. Бул үчүн борбордо Москва мамлекеттик университетинде жок болгон эксперименттер үчүн зарыл болгон бардык жабдуулар, ошондой эле адистер тобу бар. Городецкий РККнын пайдасына алып келген дагы бир аргумент - бул кызматкерлерге татыктуу эмгек акы төлөө мүмкүнчүлүгү.
Учурда Городецкийдин командасында мурда Москва мамлекеттик университетинде анын жетекчилиги астында илимий иш менен алектенген бир нече жигиттер бар. Ошол эле учурда, келечекте келечектүү жаш илимпоздорду Россияда кармоо оңой эмес экени эч кимге жашыруун эмес - бул күндөрү дүйнө жүзүндөгү каалаган лабораториянын эшиги аларга ачык. Ал эми RCC - бул жаркыраган илимий карьера жасоо, ошондой эле Россия Федерациясынан чыкпай туруп, тиешелүү эмгек акы алуу мүмкүнчүлүктөрүнүн бири. Учурда, Михаил Городецкийдин лабораториясында, окуялардын жагымдуу өнүгүшү менен дүйнөнү өзгөртө турган изилдөө иштери жүрүп жатат.
Оптикалык микрокавиталар була -оптикалык каналдар боюнча маалыматтарды берүүнүн тыгыздыгын жогорулатуучу жаңы технологиянын негизи болуп саналат. Жана бул микрокавиталардын мүмкүн болгон колдонмолорунун бири. Акыркы бир нече жыл ичинде RCC лабораторияларынын бири чет өлкөдөн сатылып алынып жаткан микрорезонаторлорду чыгарууну үйрөндү. Ал эми мурда чет өлкөлүк университеттерде иштеген орус окумуштуулары бул лабораторияда иштөө үчүн Орусияга кайтып келишет.
Теория боюнча, оптикалык микрокавиталар телекоммуникацияда колдонулушу мүмкүн, мында алар була -оптикалык кабель аркылуу маалымат берүү тыгыздыгын жогорулатууга жардам берет. Учурда, маалымат пакеттери буга чейин башка түстөр диапазонунда өткөрүлүп берилген, бирок эгерде кабыл алгыч жана өткөргүч сезгич болсо, анда бир маалымат линиясын андан да көп жыштык каналдарына бөлүштүрүү мүмкүн болот.
Бирок бул аларды колдонуунун бирден бир тармагы эмес. Ошондой эле, оптикалык микрокавиталарды колдонуу менен алыскы планеталардын жарыгын өлчөө менен бирге, алардын курамын да аныктоого болот. Алар ошондой эле бактериялардын, вирустардын же кээ бир заттардын - химиялык сенсорлордун жана биосенсорлордун миниатюралык детекторлорун түзүүгө мүмкүндүк берет. Михаил Городецкий микроресонаторлор колдонулган дүйнөнүн мындай футуристтик сүрөтүн мындайча сүрөттөгөн: «Оптикалык микроавиаваларга негизделген компакт түзүлүштүн жардамы менен адам чыгарган абанын курамын аныктоого болот. адамдын денесиндеги дээрлик бардык органдардын абалы. Башкача айтканда, медицинада диагностиканын ылдамдыгы жана тактыгы бир нече эсе көбөйүшү мүмкүн."
Бирок, азырынча булар дагы эле текшерилиши керек болгон теориялар. Алардын негизинде даяр түзүлүштөргө барыш үчүн дагы көп жол бар. Бирок, Михаил Городецкийдин айтымында, анын лабораториясы бекитилген планга ылайык, микрорезонаторлорду бир -эки жылдын ичинде иш жүзүндө кантип колдонууну так аныкташы керек. Учурда эң перспективдүү багыттар - бул телекоммуникация, ошондой эле армия. Микрорезонаторлор чындап эле орус армиясына кызык болушу мүмкүн. Мисалы, алар радарларды иштеп чыгууда жана өндүрүүдө, ошондой эле туруктуу сигнал генераторлорунда колдонулушу мүмкүн.
Азырынча микрокавиталарды массалык түрдө өндүрүү талап кылынбайт. Бирок дүйнөнүн бир катар компаниялары буга чейин аларды колдонуп түзмөктөрдү чыгара башташкан, башкача айтканда, алар чынында эле өздөрүнүн иштеп чыгууларын коммерциялаштыра алышкан. Бирок, биз дагы эле тар милдеттерди чечүү үчүн иштелип чыккан бөлүкчөлөр жөнүндө сөз кылып жатабыз. Мисалы, америкалык OEWaves компаниясы (микрорезонаторлорду ойлоп табуучулардын бири Владимир Илченко учурда иштейт) супер туруктуу микротолкундуу генераторлорду, ошондой эле эң сонун лазерлерди чыгаруу менен алектенет. Фирманын өтө тар диапазондо (300 Гцке чейин) өтө аз фаза жана жыштык ызы -чуусу менен жарык чыгарган лазери буга чейин PRIZM престиждүү сыйлыгын алган. Мындай сыйлык практикалык оптика жаатында иш жүзүндө Оскар болуп саналат, бул сыйлык жыл сайын берилет.
Медицина тармагында Samsung компаниясынын Түштүк Кореянын тобу, Россиянын Кванттык Борбору менен бирдикте, бул жаатта өзүнүн иштеп чыгуулары менен алектенет. "Коммерсанттын" айтымында, бул эмгектер 2015 -жылы эң баштапкы стадияда болгон, андыктан колдонмолорду колдоно турган ойлоп табуулар жөнүндө бир нерсе айтуу азырынча эрте жана эрте.
