Шерінг-сервіс «розумних» електроскутерів Gogoro захоплює Берлін
29 Березня , 2017
Tesla запатентувала систему відстеження короткого замикання в акумуляторах
29 Березня , 2017

Вченим вдалося створити мікрохвильовий лазер нового типу

Відомо, що лазери, пристрої, що випромінюють когерентне і монохроматичне світло з певною довжиною хвилі, та широко використовуються в даний час в самих різних галузях. Медики використовують лазери для корекції зору, світло лазерів дозволяє просканувати покупки, придбані в найближчому супермаркеті, а кількість галузей застосування лазерів в науці, взагалі, важко піддається обчисленню. У більшості випадків, для задоволення всіх нагальних потреб, достатньо можливостей традиційних лазерів, які не відрізняються надвисокою стабільністю і ефективністю. Проте, в деяких ферах, наприклад, у квантових обчисленнях, енергія світла відносно потужного лазера, може зруйнувати крихкий стан квантової системи. Тому вчені вже протягом 40 років займались пошуками ефективних, мініатюрних і стабільних мікрохвильових лазерів, енергія випромінювання яких не завдає великої шкоди надзвичайно холодному навколишньому середовищу, в якому доводиться працювати більшості сучасних квантових технологій.
Новий тип мікроскопічного мікрохвильового лазера вдалось розробити групі Лео Кувенховена (Leo Kouwenhoven) з Технологічного університету Дельфта (TU Delft). В основі принципу роботи цього лазера лежить один з фундаментальних ефектів, пов’язаний з явищем надпровідності, так званий перехід Джозефсона (Josephson junction). Перехід Джозефсона виникає в місці тонкого розриву надпровідного провідника. При додаванні до цього переходу електричної напруги певної величини, через нього починає протікати електричний струм. Цей струм виникає за рахунок ефекту квантового тунелювання електронів і він має імпульсний характер. Частота імпульсів цього струму залежить від величини прикладеної напруги і від маси інших зовнішніх факторів, що робить перехід Джозефсона ідеальним чутливим елементом і перетворювачем для різних датчиків.
Проте, вченим вдалося перетворити єдиний перехід Джозефсона в високоякісний стабільний мікрохвильовий лазер, розмір якого можна порівняти з розміром мурашки. За аналогією зі звичайними лазерами, перехід Джозефсона в даному випадку виступає в ролі єдиного атома, поміщеного в западину оптичного резонатора. Краї цієї западини працюють в якості дзеркал традиційного лазера, а резонансна частота западини відповідає частоті мікрохвильових фотонів, випромінюваних переходом Джозефсона. Пристрій охолоджується до наднизької температури, менше одного градуса Кельвіна, і до переходу Джозефсона прикладається певна електрична напруга. Перехід починає випускати мікрохвильові фотони, які, як у звичайному лазері, відбиваються від дзеркал і змушують перехід випромінювати інші фотони, синхронізовані по фазі і кутку поляризації з раніше випроміненими фотонами.
В результаті роботи такого лазера, він випромінює промінь, що складається зі слідуючих один за одним мікрохвильових фотонів. Оскільки лазер виготовлений з надпровідних матеріалів, то для його роботи потрібно дуже мало енергії,- менше одного пікоВата.
Крім високої стабільності роботи і малої кількості споживаної енергії, створений вченими лазер на переході Джозефсона підходить для його інтеграції на кристали чіпів квантових та інших систем. Більше того, режимом роботи цього лазера можна легко керувати традиційними електричними методами. І що особливо важливо, такий лазер може використовуватись для одержання стиснутого по амплітуді світла, яке, в свою чергу, використовується в протоколах квантових комунікаційних і обчислювальних системах.

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: 
Inline
Inline