Aston Üniversitesi'nden (İngiltere) Profesör Mikhail Sumetsky ve ITMO Üniversitesi'nden (St. Petersburg Ulusal Bilgi Teknolojileri, Mekanik ve Optik Araştırma Üniversitesi) araştırma mühendisi Nikita Toropov, rekor yüksek doğrulukla optik mikro boşlukların üretimi için pratik ve ucuz bir teknoloji yarattı. Mikrorezonatörler, kuantum bilgisayarların yaratılmasının temeli olabilir, bu, 22 Temmuz Cuma günü, popüler bilim portalı "Cherdak" tarafından ITMO'nun basın servisine atıfta bulunularak bildirildi.
Kuantum bilgisayarlar yaratma alanındaki çalışmaların önemi, günümüzde süper bilgisayarlar da dahil olmak üzere klasik bilgisayarlar kullanılarak makul bir süre içinde çok önemli sorunların çözülemeyeceği gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Kuantum fiziği ve kimyası, kriptografi, nükleer fizik problemlerinden bahsediyoruz. Bilim adamları, kuantum bilgisayarların geleceğin dağıtılmış bilgi işlem ortamının önemli bir parçası olacağını tahmin ediyor. Gerçek bir fiziksel nesne biçiminde bir kuantum bilgisayarı inşa etmek, 21. yüzyılda fiziğin temel sorunlarından biridir.
Rus bilim adamları tarafından optik mikro boşlukların üretimi üzerine bir araştırma, Optics Letters dergisinde yayınlandı. “Teknoloji, vakumlu kurulumların varlığını gerektirmez, kostik çözeltilerin işlenmesiyle ilişkili süreçlerden neredeyse tamamen bağımsızdır ve nispeten ucuzdur. Ancak en önemli şey, bunun veri iletimi ve işleme kalitesini iyileştirmeye, kuantum bilgisayarların ve ultra hassas ölçüm cihazlarının oluşturulmasına yönelik bir başka adım olmasıdır”diyor ITMO Üniversitesi'nden bir basın açıklaması.
Bir optik mikro boşluk, bir optik fiberin çok küçük, mikroskobik bir kalınlaşması biçimindeki bir tür ışık kapanıdır. Fotonlar durdurulamadıklarından, bilgiyi kodlamak için bir şekilde akışlarını durdurmak gerekir. Bu tam olarak optik mikro boşluk zincirlerinin kullanıldığı şeydir. "Fısıldayan galeri" etkisi sayesinde sinyal yavaşlar: rezonatöre girerken ışık dalgası duvarlarından yansıtılır ve bükülür. Aynı zamanda, rezonatörün yuvarlak şekli nedeniyle, ışığın içine uzun süre yansıyabilir. Böylece fotonlar bir rezonatörden diğerine çok daha düşük bir hızda hareket eder.
Işık yolu, rezonatörün boyutu ve şekli değiştirilerek ayarlanabilir. Milimetrenin onda birinden daha küçük olan mikro boşlukların boyutu dikkate alındığında, böyle bir cihazın parametrelerindeki değişiklikler son derece hassas olmalıdır, çünkü mikro boşluğun yüzeyindeki herhangi bir kusur foton akısına kaosa neden olabilir. Mikhail Sumetsky, “Işık uzun süre dönerse, kendisiyle karışmaya (çatışmaya) başlar” diye vurguluyor. - Rezonatörlerin üretiminde hata yapılması durumunda karışıklık başlar. Bundan, rezonatörler için ana gereksinimi elde edebilirsiniz: boyutta minimum sapma."
Rusya ve İngiltere'den bilim adamları tarafından üretilen mikrorezonatörler, boyutlarındaki fark 0,17 angstromu geçmeyecek kadar yüksek hassasiyetle yapılmıştır. Ölçeği hayal etmek için, bu değerin bir hidrojen atomunun çapından yaklaşık 3 kat daha az olduğunu ve bugün bu tür rezonatörlerin üretiminde izin verilen hatadan hemen 100 kat daha az olduğunu not ediyoruz. Mikhail Sumetsky, özellikle rezonatörlerin üretimi için SNAP yöntemini yarattı. Bu teknolojiye göre lazer, fiberi tavlayarak, içindeki donmuş gerilimleri ortadan kaldırır. Bir lazer ışınına maruz kaldıktan sonra, fiber hafifçe "şişir" ve bir mikro boşluk elde edilir. Rusya ve İngiltere'den araştırmacılar, SNAP teknolojisini geliştirmeye ve olası uygulama yelpazesini genişletmeye devam edecekler.
Ülkemizdeki mikro boşluklar üzerindeki çalışmalar son birkaç on yıldır durmadı. Moskova yakınlarındaki Skolkovo köyünde, Novaya Caddesi'nde 100 numaralı bir ev inşa edildi. Bu, mavilerinde gökyüzüyle rekabet edebilecek aynalı duvarlara sahip bir ev. Bu, Skolkovo Yönetim Okulu'nun binasıdır. Bu sıra dışı evin kiracılarından biri Rus Kuantum Merkezi'dir (RQC).
Günümüzde mikro boşluklar, kuantum optiğinde oldukça güncel bir konudur. Dünya çapında çeşitli gruplar sürekli olarak onları inceliyor. Aynı zamanda, başlangıçta ülkemizde Moskova Devlet Üniversitesi'nde optik mikro boşluklar icat edildi. Bu tür rezonatörlerle ilgili ilk makale 1989'da yayınlandı. Makalenin yazarları üç fizikçidir: Vladimir Braginsky, Vladimir Ilchenko ve Mikhail Gorodetsky. Aynı zamanda, Gorodetsky o sırada bir öğrenciydi ve lideri Ilchenko daha sonra NASA laboratuvarında çalışmaya başladığı Amerika Birleşik Devletleri'ne taşındı. Buna karşılık, Mikhail Gorodetsky, Moskova Devlet Üniversitesi'nde kaldı ve uzun yıllar bu alanı incelemeye adadı. RCC ekibine nispeten yakın zamanda katıldı - 2014'te RCC'de bir bilim adamı olarak potansiyeli daha tam olarak ortaya çıkarılabilir. Bunun için merkez, Moskova Devlet Üniversitesi'nde bulunmayan deneyler için gerekli tüm donanıma ve bir uzman ekibine sahiptir. Gorodetsky'nin BİK lehine getirdiği bir diğer argüman, çalışanlara iyi ücret ödeme yeteneğiydi.
Şu anda, Gorodetsky'nin ekibi, Moskova Devlet Üniversitesi'ndeki liderliği altında daha önce bilimsel faaliyetlerde bulunan birkaç kişiyi içeriyor. Aynı zamanda, bugün Rusya'da gelecek vaat eden genç bilim adamlarını tutmanın kolay olmadığı hiç kimse için bir sır değil - bu günlerde dünyadaki herhangi bir laboratuvarın kapıları onlara açık. Ve RCC, Rusya Federasyonu'ndan ayrılmadan mükemmel bir bilimsel kariyer yapma ve yeterli maaş alma fırsatlarından biridir. Şu anda, Mikhail Gorodetsky'nin laboratuvarında, olayların olumlu bir şekilde gelişmesiyle dünyayı değiştirebilecek araştırmalar devam etmektedir.
Optik mikro boşluklar, fiber optik kanallar üzerinden veri iletiminin yoğunluğunu artırabilen yeni bir teknolojinin temelidir. Ve bu, mikro boşlukların olası uygulamalarından sadece biridir. Geçtiğimiz birkaç yıl içinde, RCC laboratuvarlarından biri, yurtdışından satın alınan mikrorezonatörlerin nasıl üretileceğini öğrendi. Ve daha önce yabancı üniversitelerde çalışan Rus bilim adamları, bu laboratuvarda çalışmak için Rusya'ya bile dönüyorlar.
Teoriye göre, optik mikro boşluklar, fiber optik kablo üzerinden veri iletim yoğunluğunu artırmaya yardımcı olacakları telekomünikasyonda kullanılabilir. Şu anda, veri paketleri zaten farklı bir renk aralığında iletilmektedir, ancak alıcı ve verici daha hassas ise, bir veri hattını daha da fazla frekans kanalına ayırmak mümkün olacaktır.
Ancak bu, uygulamalarının tek alanı değildir. Ayrıca, optik mikro boşlukları kullanarak, yalnızca uzak gezegenlerin ışığını ölçmekle kalmaz, aynı zamanda bileşimlerini de belirleyebilirsiniz. Ayrıca bakteri, virüs veya belirli maddeler için minyatür dedektörler (kimyasal sensörler ve biyosensörler) oluşturmayı da mümkün kılabilirler. Mikhail Gorodetsky, mikrorezonatörlerin halihazırda kullanıldığı dünyanın böyle fütüristik bir resmini özetledi: “Optik mikro boşluklara dayanan kompakt bir cihaz yardımıyla, bir kişi tarafından solunan havanın bileşimini belirlemek mümkün olacak ve bu da hakkında bilgi taşıyor. insan vücudundaki hemen hemen tüm organların durumu. Yani, tıpta teşhisin hızı ve doğruluğu basitçe birçok kez artabilir."
Ancak, şimdiye kadar bunlar sadece hala test edilmesi gereken teoriler. Onlara dayalı hazır cihazlara gitmek için hala uzun bir yol var. Bununla birlikte, Mikhail Gorodetsky'ye göre, onaylanmış plana göre laboratuvarı, birkaç yıl içinde pratikte mikrorezonatörlerin nasıl kullanılacağını tam olarak anlamalıdır. Şu anda, en umut verici alanlar telekomünikasyon ve ordudur. Mikrorezonatörler gerçekten de Rus ordusunun ilgisini çekebilir. Örneğin, sabit sinyal üreteçlerinin yanı sıra radarların geliştirilmesinde ve üretiminde kullanılabilirler.
Şimdiye kadar, mikro boşlukların seri üretimi gerekli değildir. Ancak dünyadaki birçok şirket, bunları kullanarak cihazları üretmeye başladı, yani geliştirmelerini gerçekten ticarileştirebildiler. Ancak yine de sadece dar bir dizi görevi çözmek için tasarlanmış parça makinelerden bahsediyoruz. Örneğin, Amerikan şirketi OEWaves (mikrorezonatörlerin mucitlerinden biri olan Vladimir Ilchenko'nun şu anda çalıştığı), süper kararlı mikrodalga jeneratörlerinin yanı sıra mükemmel lazerlerin üretimi ile uğraşmaktadır. Çok düşük faz ve frekans gürültüsü ile çok dar bir aralıkta (300 Hz'e kadar) ışık üreten şirketin lazeri, şimdiden prestijli PRIZM ödülünü kazandı. Böyle bir ödül, uygulamalı optik alanında neredeyse bir Oscar'dır, bu ödül her yıl verilir.
Tıp alanında, Güney Koreli şirketler grubu Samsung, Rus Kuantum Merkezi ile birlikte bu alanda kendi geliştirmeleriyle meşgul. Kommersant'a göre, 2015'teki bu çalışmalar daha başlangıç aşamasındaydı, bu nedenle uygulamalı olabilecek icatlar hakkında bir şey söylemek için henüz çok erken ve erken.
