Создание идеальных поляритонов: Новые правила для оптических компьютеров

Поляритоны — это квазичастицы, которые сочетают в себе свойства света и материи. Об этом сообщает phys.org.Они могут стать ключом к созданию оптических компьютеров и других квантовых устройств, работающих на световых волнах. В новой статье, опубликованной в журнале Chem, группа химиков из Колумбийского университета представила три основных правила для создания идеальных поляритонов.

Исследовательская группа под руководством Милана Делора протестировала различные материалы, от пленок с хаотично расположенными молекулами до организованных молекулярных кристаллов и фиксированных решеток двумерных материалов. Они выявили три ключевых правила: выбранный материал должен иметь большую оптическую поглощаемость, низкую степень беспорядка и немного врожденной делокализации экситонов.

Свет движется быстро, но имеет длинные волны и слабо взаимодействует сам с собой. Частицы, из которых состоит материя, малы и сильно взаимодействуют друг с другом, но движутся медленно. Соединяя свет и материю, можно создать гибридную квазичастицу — поляритон, который объединяет преимущества обоих миров: сильные взаимодействия и быстрое волновое движение.

Делор и его команда особенно интересуются экситон-поляритонами, которые образуются при соединении фотонов с энергией возбужденных электронов в материале. Эти поляритоны особенно перспективны для создания высокоскоростных оптических компьютеров.

Современные компьютеры работают на основе системы крошечных ворот, которые открываются и закрываются для регулирования передачи информации. В электронных компьютерах эти ворота — транзисторы, которые открываются и закрываются при взаимодействии электронов. Свет мог бы предложить более быстрый и эффективный способ передачи информации, если бы фотоны взаимодействовали друг с другом. Но они этого не делают: любой луч света просто проходит через другой, что делает создание световых ворот сложной задачей.

Поляритоны предлагают решение для создания полностью световых компьютеров. Они образуются, когда свет сильно взаимодействует с материалом на квантовом уровне. Фотоны помогают возбуждениям, таким как энергия возбужденных электронов, становиться когерентными (синхронизированными) на больших пространственных масштабах — подобно тому, как группы светлячков начинают мигать в унисон. Любое возмущение одного из них отражается на целом.

В 2023 году Делор и его команда разработали ультрабыструю технику визуализации, которая может захватывать экситон-поляритоны в движении. Они наблюдали волны — признак когерентности, но только до определенного предела. Когда гибридные частицы становились более «материальными», они увеличивали свои взаимодействия, но теряли когерентность из-за повышенной чувствительности к шуму, таким как беспорядок в материале.

«Вы видите проблему: когда вы объединяете свет и материю, вы не просто наследуете лучшие части, вы также наследуете худшие», — сказал Делор. «Наша задача была найти системы, которые оптимизируют когерентность, приходящую от света, с сильными взаимодействиями от материи, минимизируя слабости».

Делор, вместе с постдокторантом Йонгсоком Хонгом и аспирантом Дин Сю, начали разрабатывать и тестировать материалы в поисках лучших свойств для производства поляритонов.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь

Иран: удары по авиабазе Вахдати и складам ракет, зафиксированы тяжёлые разрушения (видео)

Опубликованы кадры атаки на авиабазу Вахдати и хранилища ракет в Иране. Объекты получили значительные повреждения.

Иран ударил по Димоне: 20 раненых, ПВО провалило перехват

Иранская баллистическая ракета пробила израильскую ПВО и взорвалась в Димоне. 20 пострадавших, среди них есть раненые у ядерного объекта в Негеве.

Хизбалла обстреляла Север: ранены в Маалот-Таршихе (видео)

Пять человек получили ранения при попадании ракеты в дом в Маалот-Таршихе. ЦАХАЛ отвечает ударами по Южному Ливану.

Иран нанес массированный удар ракетами и дронами по Израилю и арабским странам (видео)

Иранские СМИ сообщают о запуске новой волны ракет и дронов по целям в Израиле, Саудовской Аравии, ОАЭ, Катаре, Бахрейне и Омане.

Иран атаковал Саудовскую Аравию: более 80 дронов за сутки

Напряженность на Ближнем Востоке резко возросла после того, как Саудовская Аравия обвинила Иран в массированной атаке беспилотниками. По данным Минобороны королевства, за последние 24 часа по его территории было выпущено более 80 иранских дронов.

Больше из категории

Квантовая сеть вышла из лаборатории на улицы Манхэттена

Квантовая сеть больше не лабораторный проект. Cisco успешно продемонстрировала ее работу на улицах Манхэттена, используя существующие оптоволоконные линии. Это шаг к квантовому интернету.

Tesla строит гигантский завод по производству чипов

Tesla запускает гигантский завод по производству чипов Terafab. Проект обеспечит компонентами миллионы электромобилей и роботов, снижая зависимость от внешних поставщиков.

Palantir: ИИ решает исход боевых операций (видео)

На AIPCon 9 офицер Пентагона показал систему Maven, которая за секунды анализирует разведданные и планирует удары.

Квантовые вычисления: 94 защищенных кубита превзошли «голый» процессор

Исследователи Quantinuum добились прорыва в квантовых вычислениях, продемонстрировав работу 94 защищенных логических кубитов. Это открывает новые горизонты для отказоустойчивых квантовых систем.

Теперь можно писать Claude как другу: iPhone-шорткат превращает ИИ в личного ассистента

iPhone-шорткат превращает Claude в личного ассистента. Теперь можно общаться с ИИ через SMS, как с другом, без открытия отдельных приложений.

Израильский стартап привлек 58 миллионов долларов на AI-платформу для брендов

Израильский стартап BrandShield привлек 58 миллионов долларов. AI-платформа для защиты брендов от мошенничества и подделок усилит глобальное присутствие.

Tesla готовится к своему «моменту iPhone» с роботами Optimus

Tesla готовится к своему «моменту iPhone» с роботами Optimus. Компания может повторить успех Apple, перейдя от электромобилей к робототехнике.

Nokia и KDDI защитили дата-центр от квантовых компьютеров

Nokia и KDDI успешно протестировали квантовую защиту для дата-центров в Японии. Новая архитектура обеспечивает безопасность данных от квантовых угроз.