Квантовый датчик для измерения интенсивности, поляризации и длины волны света

05.06.2022

Группа исследователей из Йельского университета и Техасского университета в Далласе создала крошечный квантовый оптический датчик, размер которого составляет приблизительно одну тысячную часть от сечения человеческого волоса. Но, несмотря на столь малые размеры, этот датчик обладает широчайшими возможностями, используя квантовые свойства электронов, он способен одновременно измерять интенсивность, поляризацию и длину волны света. Создание такого универсального сенсора позволит в будущем совершить значительные прорывы в областях астрономии, здравоохранения и дистанционного зондирования.

За последние годы ученые выяснили, что скручивание или другой вид деформации определенных материалов в некоторых случаях позволяет придать этим материалам некоторые свойства, которыми они не обладают в нормальном виде. В данном случае ученые также использовали такой метод, применив его по отношению к двухслойному графену, который получил название TDBG (twisted double bilayer graphene). Скручивание графена нарушает симметрию его кристаллической решетки и наделяет графен совершенно новыми свойствами.

Такое изменение свойств графена привело к тому, что в изогнутом графене начал сильно проявляться так называемый аномальный фотоэлектрический эффект (anomalous photovoltaic effect, APVE). Этот эффект заключается в преобразовании света в электрический ток, величина которого пропорционально зависит от интенсивности, поляризации и длины волны света. Более того, некоторые параметры этого эффекта могут быть "подстроены" при помощи напряжения, прикладываемого к графену.

Далее ученые создали специализированную искусственную нейронную сеть, которая была обучена на данных, получаемых от графенового датчика, который облучался светом с различными параметрами. И после такого обучения нейронная сеть стала способна "расшифровывать" показания датчика, выдавая достоверные и точные результаты по каждому из упомянутых выше параметров света.

Малые габариты нового интеллектуального датчика, который один может заменить достаточно сложные, громоздкие и дорогостоящие устройства, позволят создать в будущем совершенно новые типы астрономических инструментов, медицинского диагностического оборудования, систем видения для автономных транспортных средств и летательных аппаратов и т.п. Кроме этого, работа, проведенная учеными, открывает целую новую область, в которой "деформированные" материалы будут выступать в качестве нелинейных оптических компонентов.

<< Назад: Телепортационный ретранслятор для квантового интернета 06.06.2022

>> Вперед: Производство водорода в открытом море 05.06.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Жесткий диск Seagate 44 ТВ 10.03.2026

С ростом объемов данных, обрабатываемых крупными компаниями и дата-центрами, требования к накопителям резко увеличиваются. Seagate анонсировала начало поставок новейших жестких дисков Exos емкостью 44 ТБ, которые обещают сочетание рекордного объема и высокой производительности, благодаря передовой платформе Mozaic 4+ и технологии термомагнитной записи HAMR. Платформа Mozaic 4+ включает десять магнитных пластин, каждая из которых имеет емкость более 4 ТБ. В сумме это позволяет получить общий объем накопителя 44 ТБ - рекордный показатель для современных HDD. В сочетании с вращением шпинделя на скорости 7200 оборотов в минуту это обеспечивает скорость передачи данных порядка 300 МБ/с, что делает диск подходящим для работы с большими массивами информации. Seagate отмечает, что использование Exos повышает общую эффективность систем хранения примерно на 47%. Для корпоративных клиентов это означает сокращение занимаемой площади под кластеры на 9 квадратных метров и снижение годового эне ...>>

Скука - двигатель перемен 09.03.2026

Современная жизнь редко оставляет человеку время на простое ощущение скуки. С развитием цифровых технологий и постоянным доступом к социальным сетям мы стремимся мгновенно развлекать себя, избегая пауз, когда ум может быть свободен от внешних раздражителей. Между тем, новое исследование показывает, что скука выполняет важную роль в психическом здоровье и может стимулировать личностное развитие. Часто скука воспринимается как негативное состояние, которое хочется немедленно устранить. Однако психологи отмечают, что именно моменты, когда человеку становится по-настоящему скучно, могут побудить к поиску нового хобби, пересмотру жизненных приоритетов или появлению свежих идей. Это состояние открывает пространство для саморефлексии и внутреннего роста. Исследователи из Университета Бата и Тринити-колледжа показали, что привычка уходить в социальные сети в моменты скуки мешает человеку достигать "максимальной скуки". В результате стимулируется лишь поверхностное отвлечение, которое не ...>>

Случайная новость из Архива Квантовый кубит из антиматерии 30.07.2025 Теория физики предсказывает равное количество материи и антиматерии во Вселенной, однако в реальности мы наблюдаем практически полное преобладание обычной материи. Этот феномен - одна из самых интригующих загадок космологии, и наука продолжает искать ключ к его разгадке. Новый эксперимент, проведенный учеными в рамках проекта BASE при CERN, может приблизить нас к ответу. Впервые в истории исследователям удалось создать кубит - квантовый бит информации - из антиматерии и удерживать его в состоянии суперпозиции почти минуту. Обычные кубиты лежат в основе квантовых компьютеров и способны одновременно представлять сразу несколько значений благодаря эффекту суперпозиции. Однако в данном случае речь идет не об обработке информации, а об исследовании фундаментальных физических различий между материей и антиматерией. В качестве квантового носителя был использован антипротон - античастица протона, обладающая теми же по величине, но противоположными по знаку свойствами. Он содержался в Penning-ловушке - сложной установке, использующей комбинацию электрических и магнитных полей для стабилизации частицы в пространстве. Физикам удалось добиться квантовой суперпозиции спиновых состояний антипротона +1/2 и -1/2 и удерживать ее в течение приблизительно пятидесяти секунд. Это абсолютный рекорд продолжительности когерентного состояния антиматерии. До сих пор измерения магнитного момента протонов и антипротонов показывали почти идеальное совпадение, но такая высокая стабильность открывает новые возможности для более точных сравнений, вплоть до миллиардных долей. Результаты эксперимента имеют большое значение для тестирования так называемой CPT-симметрии - фундаментального принципа, согласно которому законы физики не должны меняться при одновременной замене частиц на античастицы, пространственного отражения и обращения времени. Даже малейшие отклонения от этой симметрии могли бы объяснить, почему антиматерия исчезла из космоса после Большого взрыва. Прорыв также открыл путь к внедрению передовых методов спектроскопии, позволяющих изучать отдельные античастицы с беспрецедентной точностью. Команда BASE отмечает, что дальнейшие эксперименты, особенно с применением нового переносного оборудования BASE-STEP, позволят перенести исследования антиматерии за пределы CERN - в другие лаборатории по всему миру, где можно будет воспроизводить подобные условия. Достижение, казавшееся еще недавно теоретическим, становится реальностью: антиматерию можно не только изолировать, но и использовать в качестве квантового элемента. Это открывает новые горизонты в изучении устройства Вселенной, позволяя заглянуть в ее самые ранние моменты и понять, почему мир вокруг нас устроен именно так.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026