создайте профиль
Первая в мире фотонная интегральная схема для манипулирования атомами
Возможность манипулировать атомами с помощью фотонов в интегральной схеме должна позволить физикам изучить совершенно новые пути взаимодействия материи и света.
Электронные интегральные схемы являются, вероятно, самыми значимыми технологиями XX-го века. Внедрив их, в частности, в компьютерную индустрию, они до неузнаваемости изменили игровой и рабочий процессы.
К одной из таких возможностей стоит отнести способность света влиять на отдельные атомы. Физики регулярно используют свет для захвата атомов и ионов. Подобный метод используется всюду, от квантовой коммуникации до разговоров о времени.
Но такие устройства требуют обширных знаний и хорошо оборудованную оптическую лабораторию.
Фотонные интегральные схемы могут изменить эту ситуацию. Они предлагают возможность использования света для манипулирования отдельными атомами в небольших автономных единицах, относительно дешевых в исполнении и простых в эксплуатации.
Джефф Кимбл (Jeff Kimble) из Калифорнийского технологического института в Пасадене и его коллеги создали первый пример такого устройства.
Фотонные кристаллы очень полезны, поскольку их оптические свойства определяются физической геометрией, размерами волновода и так далее. Таким образом, их можно настроить на передачу волн света определенной длины.
Дизайн и характеристики 1D-фотонного кристалла волновода (подробности в работе Джеффа Кимбла и его коллег Atom-Light Interactions in Photonic Crystals)
Новое устройство представляет собой фотонный кристалл из нитрида кремния (соединение кремния и азота, SiN), который действует как волновод для лазерного луча. Кимбл и его команда усовершенствовали конструкцию, несущую свет, настроенный на определенные атомные переходы. Когда атом цезия поглощает и рассеивает эти волны, процесс генерирует силы, которые могут быть использованы для захвата и манипулирования атомом.
Фотонный кристалл интегрирован в систему, которая обеспечивает приток атомов цезия, в результате интегральная схема способна манипулировать отдельными его атомами. Кимбл с коллегами уже протестировали устройство и сказали, что оно отлично работает и имеет огромный потенциал.
Диапазон использования огромен. Этот вид устройства станет строительным блоком для квантовых вычислений и коммуникации, так как атомы могут хранить и обрабатывать информацию, которую несут фотоны.
Но атомы могут также выступать в качестве другого вида оптических компонентов, излучающих свет с почти идеальной эффективностью или отражающих его как зеркало. А большое количество атомов, взаимодействующих друг с другом и с фотонами, должно обеспечить некоторые интересные экспериментальные возможности для физиков.
Вот такое оно, новое изобретение, которое может дать старт новому поколению нанофотонных экспериментов. На этом этапе трудно сказать, получат ли устройства на интегрированных фотонных схемах массовый отклик, как интегрированные электронные схемы. Но и сказать, что этого не произойдет, тоже нельзя. Только время покажет!
