Квантовые эффекты действительно встречаются в мире наноструктур и обеспечить широкий спектр новых технологических приложений. Например, квантовый компьютер может в будущем решить проблемы, которые обычные компьютеры требуют много времени для обработки. Во всем мире ученые ведут интенсивные работы по отдельным компонентам квантовых технологий-в их число входят схемы, которые обрабатывают информацию с помощью одиночных фотонов, а не электричества, а также источников света производить такие отдельные кванты света. Соединение этих двух компонентов для производства интегрированных квантово-оптических схем на микросхемах представляет собой определенную трудность.
Исследователи из Университета Мюнстера (Германия) разработали интерфейс, который пары источников света для одиночных фотонов с нанофотоники сетей. Этот интерфейс состоит из так называемых фотонных кристаллов, т. е. наноструктурированных токопроводящих материалов, которые могут улучшить определенном диапазоне волн при прохождении света через. Такие фотонные кристаллы используются во многих областях исследований, но они раньше не была оптимизирована для этого типа интерфейса. Исследователи взяли особая забота для этих целей в пути, который позволяет копировать фотонных кристаллов прямо с помощью установленных процессов нанопроизводства.
«Наша работа показывает, что это не только в узкоспециализированных лабораториях и уникальных опытах, что сложные квантовые технологии могут быть произведены», — говорит физик д-р Карстен Шак, доцент Мюнстерского университета, который возглавлял исследование вместе с доктором Дорис Рейтера, также ассистент профессора, который работает в области теории твердого тела. Результаты могут помочь сделать квантовые технологии масштабируемой. Исследование было опубликовано в журнале Advanced квантовых технологий.
Фон и способ:
Как одиночные фотоны подчиняются законам квантовой физики, исследователи говорят о квантовых излучателей относительно источников света. Для своего исследования ученые рассмотрели квантовые излучатели, которые встроены в наноалмазов и излучают фотоны, когда они стимулируются посредством электромагнитных полей. Для того, чтобы произвести нужные интерфейсы, цель исследователей заключалась в разработке оптических структур с учетом длины волны в квантовых излучателях.
Полостей или отверстий в фотонных кристаллах хорошо подходят для улавливания света в мельчайших объемах и заставить его взаимодействовать с материей, например, в этом случае наноалмазов. Января Olthaus, аспирант в области физики в младших исследовательская группа Дорис Рейтера, разработаны теоретические концепции и специальных компьютерных методов моделирования для расчета конструкции для этих фотонных кристаллов.
Теоретически разработанные конструкции были произведены физики в младших исследовательская группа во главе с Карстеном Шак в Центр нанотехнологий и Центр мягкий нанонауки при Университете г. Мюнстера. Аспирант Филипп Schrinner изготовлены из кристаллов тонкой пленки нитрида кремния. Для этой цели он используется современная электронно-лучевой литографии и специальных методов травления на оборудование в Нанопроизводство объекта Мюнстере и преуспел в производстве высококачественных кристаллов непосредственно на материал основы из диоксида кремния.
В структуризации кристаллов, исследователи разнообразны не только размеры и расположение полости, но и ширины волновода, на котором полостей были размещены. Результаты измерений показали, что фотонные кристаллы, которые продемонстрировали особые отклонения в размерах отверстий лучше всего подходят для интерфейсов.
«Наше сотрудничество-между теоретической и экспериментальной физики-является идеальной для физических исследований», — говорит Дорис Райтер. «Это сотрудничество не всегда легко, а наши методы работы часто весьма отличаются друг от друга … поэтому мы тем более рады, что он получился таким же в случае наших двух младших научных групп». «Что особенного в нашей работе», — добавляет Карстен Шак, «заключается в том, что наши конструкции не требуют дополнительных стадий обработки, поскольку они совместимы с установленной технологией тонкопленочных интегральных фотонных цепей.» Это не может быть само собой разумеющимся в разработке сложных квантовых технологий, потому что, хотя исследователи часто добиваются успеха в производстве важным, высоким качеством компонентов как разовые, они не способны произвести несколько копий одного и того же компонента.
Следующим шагом для исследователей предполагают пытается позиционировать квантовые излучатели, встроенные в наноалмазов, в определенных точках на фотонные кристаллы — с целью внедрения результатов исследования в практику. Для этого команда во главе с Шак Карстен уже разрабатывает специальную технику наноматериалов, которая может, например, разместить алмазов всего в 100 нанометров в размер с точностью менее 50 нанометров. Команда физиков-теоретиков, возглавляемая Дорис Райтер хочет продлить учебу в другие системы материалов и более сложной геометрии фотонные кристаллы и, к примеру, использовать эллиптический отверстия вместо круглых.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!