Новый прорыв в лаборатории СПбГУ
Специалисты Лаборатории оптики спина им. И. Н. Уральцева СПбГУ вместе с коллективом Научного парка университета представили уникальные микрорезонаторы из арсенида галлия и алюминия. Эти структуры удерживают свет в сверхмалом объеме.
Жидкий свет и уникальные частицы
Еще в 1992 году внутри подобных устройств открыли феномен "жидкого света" – состояние, где наравне с фотонами проявляются другие частицы, например, экситоны. Это приводит к появлению экситонных поляритонов: гибридных частиц со свойствами света, способных к взаимному притяжению. Для исследования этого явления ученые и разработали свой рекордно эффективный микрорезонатор.
Долгоживущие фотоны – ключ к открытиям
Как пояснил Алексей Кавокин, руководитель группы "Квантовая поляритоника" Российского Квантового Центра и Лаборатории Уральцева СПбГУ, для работы с жидким светом критично продлить время жизни фотонов в резонаторе: "Наши структуры обеспечивают свыше 50 тысяч циклов отражения – в лучшем образце 54 тысячи! Это значительно превосходит возможности обычных зеркал. Изготовление подобных устройств крайне сложно: это многослойные кристаллы с толщиной слоев в нанометры, где малейшая погрешность нарушает их качество".
Европейский рекорд в поляритонике
Кавокин подчеркнул, что достигнутый показатель эффективности форсирования частиц жидкого света сегодня является лучшим в Европе.
Точнейшее производство
Создание таких структур – искусство молекулярно-лучевой эпитаксии. Атомы различных элементов (галлия, алюминия, мышьяка) осаждаются слой за слоем до субнанометровой точности в вакуумной камере. Процесс выращивания сложной структуры из сотен слоев занимает более суток непрерывного и контролируемого роста.
Квантовые вычисления: светлое будущее
Эта инновация открывает путь к новому поколению квантовых компьютеров. Жидкий свет — идеальная основа для кубитов, квантовых транзисторов. Кавокин объяснил: "Кубит требует наличия двух когерентно заселяемых уровней энергии. Жидкий свет ведет себя как раз как такая частица. Тысячи составляющих его частиц синхронизированы в одном квантовом состоянии. Это обеспечивает выдающуюся стабильность: даже потеря части единиц не нарушает состояния суперпозиции, необходимого для кубита".
Реальные перспективы платформы
Уже созданы первые поляритонные кубиты и макет квантового процессора на 25 кубитов (значительно превосходящий распространенные одно- или двухкубитные элементы). Высококачественные микрорезонаторы – неотъемлемая часть этих революционных устройств. Разработка квантовой платформы на основе жидкого света ведется полным ходом.
Исследования поддержаны Министерством науки и высшего образования РФ, отражая потенциал этого многообещающего сотрудничества ведущих научных центров страны.
Источник: scientificrussia.ru
