Управление фононами при помощи фотонов света

02.10.2017

Группа исследователей из Венского университета, Австрия, и Технологического университета Дельфта, Нидерланды, разработали новый метод, позволяющий производить измерения и управлять некоторыми параметрами квантов звуковых колебаний, фононов, при помощи фотонов света. Этот метод может стать основой новых типов устройств хранения и обработки информации, на базе которых будут строиться квантовые компьютеры и коммуникационные системы.

Ученые уже давно заметили, что фононы демонстрируют поведение, свойственное поведению частиц, из-за чего они были отнесены к классу квазичастиц. Более того, нематериальная природа фононов позволяет использовать их в качестве моста между миром классической физики и квантовым миром. Но для того, чтобы иметь возможность использовать фононы с этой целью необходимо уметь не только получать их, но и измерять и управлять их параметрами, отвечающими за их квантовое состояние.

Разработанный учеными новый метод основывается на импульсах высокоэнергетического синего света, освещающих так называемый кремниевый оптомеханический кристалл, имеющий определенную форму. Под воздействием энергии фотонов синего света кристалл начинает вибрировать особым образом и в его среде возникают фононы. А для взаимодействия с этими фононами ученые используют импульсы низкоэнергетического красного света. Фотоны красного света взаимодействуют с фононами, не оказывая влияния на их квантовое состояние, некоторые из них отражаются назад и улавливаются датчиками интерферометра, который измеряет все основные параметры этих фотонов.

Информация, которую несут в себе фотоны отраженного красного света, содержит информацию о состоянии фононов, находящихся внутри кристалла. Собранные учеными данные показали, что некоторые фононы в кристалле подчиняются в большей мере законам квантовой механики, нежели законам классической физики, т.е. являются квантовыми частицами, которые можно использовать в различных квантовых технологиях.

Во время исследований ученые продемонстрировали, что за счет квантовой природы фотонов света и некоторых фононов внутри кристалла новая технология может быть использована для хранения квантовой информации. А матрицы из кремниевых кристаллов-резонаторов могут быть размещены прямо на кристалле квантового процессора или на отдельном кристалле квантовой памяти, достаточно большого объема, наличие которой может существенно расширить возможности квантовых вычислительных систем.

<< Назад: Ракета для полетов на Марс и перелетов на Земле 02.10.2017

>> Вперед: Возраст и лишний вес 01.10.2017

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Шум транспорта задерживает рост птенцов 06.05.2024 Звуки, окружающие нас в современных городах, становятся все более пронизывающими. Однако мало кто задумывается о том, как этот шум влияет на животный мир, особенно на таких нежных созданий, как птенцы, еще не вылупившиеся из яиц. Недавние исследования проливают свет на эту проблему, указывая на серьезные последствия для их развития и выживаемости. Ученые обнаружили, что воздействие транспортного шума на птенцов зебрового бриллиантника может привести к серьезным нарушениям в их развитии. Эксперименты показали, что шумовая загрязненность может существенно задерживать их вылупление, а те птенцы, которые все же появляются на свет, сталкиваются с рядом здоровотворных проблем. Исследователи также обнаружили, что негативные последствия шумового загрязнения простираются и на взрослый возраст птиц. Уменьшение шансов на размножение и снижение плодовитости говорят о долгосрочных последствиях, которые транспортный шум оказывает на животный мир. Результаты исследования подчеркивают необходимость принятия мер по уменьшению транспортного шума в городских средах. Защита нежных существ, таких как птенцы, от негативного воздействия звукового загрязнения является важной задачей, которая требует немедленного вмешательства.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025