مقالات

فیزیکدانان مؤلفه های اصلی فن آوری های کوانتومی هستند

مقالات علمی با ترجمه مستقیم سایت بزرگ دنیای خوب زندگی

فیزیکدانان مؤلفه های اصلی فن آوری های کوانتومی هستند

طرح های مختلف بلورهای فوتونی را تشکیل می دهند که نور را در یک حفره متمرکز می کنند. اعتبار: J. Olthaus ، P. Schrinner et al./Adv. فناوری کوانتومی

تأثیرات کمی در دنیای نانوساختارها وجود دارد و طیف گسترده ای از کاربردهای جدید فناوری را امکان پذیر می سازد. به عنوان مثال ، یک کامپیوتر کوانتومی در آینده می تواند مشکلاتی را حل کند که رایانه های سنتی برای مقابله با آنها به زمان زیادی نیاز دارند. محققان در سراسر جهان مشغول کار فشرده بر روی اجزای فردی فن آوری های کوانتومی از جمله مدارهایی هستند که اطلاعات را با استفاده از یک فوتون منفرد به جای الکتریسیته پردازش می کنند ، و همچنین منابع روشنایی که چنین میزان نور فردی را تولید می کنند. اتصال این دو مؤلفه برای تولید مدارهای کوانتومی یکپارچه نور بر روی تراشه ها یک چالش خاص است.

محققان دانشگاه مونستر (آلمان) اکنون واسط ایجاد کرده اند که ترکیبی از منابع نوری برای فوتون ها و نانون های فردی است. این نما متشکل از کریستالهای به اصطلاح فوتونی ، یعنی مواد عایق با نانوساختارها است که هنگام عبور نور می تواند محدوده خاصی از طول موج را تقویت کند. این بلورهای فوتونی در بسیاری از زمینه های تحقیق استفاده می شوند ، اما برای این نوع رابط از قبل بهینه نشده اند. محققان علاقه مند به دستیابی به این دستاورد به روشی هستند که اجازه می دهد تا با استفاده از نانوساختارهای موجود ، به طور مستقیم از دستگاه های نوری بطور مستقیم استفاده شود.

دکتر کارستن چوک ، استادیار دانشگاه مونستر که با دکتر دوریس رایتر رهبری این تحقیق را انجام می دهد ، می گوید: "کار ما نشان می دهد که فقط در آزمایشگاه های بسیار تخصصی و آزمایش های منحصر به فرد نیست که می تواند فناوری های پیچیده کوانتومی تولید کند." استادیار ، که در زمینه نظریه حالت جامد فعالیت می کند. این نتایج می تواند به مقیاس پذیری فن آوری های کوانتومی کمک کند. این مطالعه در ژورنال منتشر شد فن آوری های پیشرفته کوانتومی.

زمینه و روش:

از آنجا که تک فوتون ها از قوانین فیزیک کوانتومی پیروی می کنند ، محققان در مورد انتشار دهنده های کوانتومی در رابطه با منابع نوری درگیر صحبت می کنند. محققان برای مطالعه خود ، مبدلهای کوانتومی را که در نانوذرات موجود است و هنگام تحریک میدانهای الکترومغناطیسی منتشر می کنند ، منتشر می کنند. به منظور تولید رابط های مورد نظر ، هدف محققان ایجاد ساختارهای نوری طراحی شده با توجه به طول موج فرستنده های کوانتومی بود.

حفره ها یا سوراخ های موجود در کریستال های نوری برای به دام انداختن نور در حجم های مناسب و واکنش آنها با ماده ای مانند ، در این حالت ، نانوذرات مناسب است. ژان اولتوز ، دکتری دانشجوی فیزیک در گروه میکرو تحقیقاتی Doris Reiter مفاهیم نظری و تکنیک های شبیه سازی به کمک رایانه را برای محاسبه طرح این بلورهای فوتونی تهیه کرد.

این طرح ها که به صورت نظری تهیه شده اند ، توسط فیزیکدانان در گروه تحقیقاتی استارتاپی به سرپرستی کارستن شوک در مرکز فناوری نانو و مرکز نرم نانو در دانشگاه مونستر تولید شده است. دکترای فیلیپ شرینر کریستال هایی از فیلم نازک نیترید سیلیکون ساخته است. برای این منظور ، وی از لیتوگرافی پرتو الکترونی مدرن و روشهای ویژه اچینگ بر روی تجهیزات موجود در تاسیسات نانوساختاری مونستر استفاده کرد و موفق شد کریستالهای با کیفیت بالا را بطور مستقیم بر روی مواد اولیه دی اکسید سیلیکون تولید کند.

در ساختار بلورها ، محققان نه تنها از نظر اندازه و چیدمان حفره ها متفاوت بودند ، بلکه همچنین در پهنای موج موج که حفره ها روی آن قرار گرفته بودند نیز متفاوت بودند. نتایج اندازه گیری شده نشان داد که کریستالهای فوتونی که نشانگر تغییر خاص در اندازه دیافراگم هستند برای نما مناسب ترین بودند.

دوریس رایتر می گوید: "همکاری ما – بین فیزیکدانان نظری و تجربی – برای تحقیقات فیزیک ایده آل است." "این نوع همکاری همیشه آسان نیست ، زیرا روش های کار ما با واقعیت بسیار متفاوت است – به همین دلیل ما بسیار خوشحالیم که در مورد دو گروه تحقیق کوچک ما به خوبی معلوم شد." "آنچه ما را متمایز می کند این است که طراحی های ما نیازی به مراحل اضافی پردازش ندارد ، زیرا آنها با فن آوری یکپارچه فیلم نازک مدارهای فتوولتائیک یکپارچه سازگار هستند." این امر در توسعه تکنیک های پیچیده کوانتومی قابل قبول نیست ، زیرا گرچه محققان غالباً موفق به تولید یک مؤلفه مهم و با کیفیت بالا به یکباره می شوند ، اما قادر به تولید چندین نسخه از همان مؤلفه دوباره نیستند.

مراحل بعدی برای محققان شامل تلاش برای قرار دادن لامپهای کوانتومی ، جاسازی شده در نانوذرات ، در مناطق خاص بر روی بلورهای فوتونی – به منظور عملی کردن نتایج مطالعه است. برای این منظور ، تیم به سرپرستی کارستن شوک در حال تهیه یک تکنیک ویژه تولید نانوتکنولوژی هستند که به عنوان مثال قادر به قرار دادن الماس تنها 100 نانومتر با وضوح کمتر از 50 نانومتر است. تیم فیزیکدانان نظری به سرپرستی دوریس رایتر می خواهد مطالعات را گسترش دهد تا سایر سیستم های مواد و هندسه های پیچیده تر برای کریستال های فوتونی را نیز شامل شود ، به عنوان مثال با استفاده از سوراخ های بیضوی به جای سوراخ های گرد.


فرستنده های فوتون دو بعدی تک بعدی با راهنمای موج موج نیترید سیلیکون سازگار با CMOS


اطلاعات بیشتر:
Jan Olthaus و همکاران ، حفره های کریستالی فوتونیک بهینه برای اتصال نانو ترانسفورماتورها به مدارهای مجتمع فتوولتائیک ، فن آوری های پیشرفته کوانتومی (2019) DOI: 10.1002 / qute.201900084

ارسال شده توسط
دانشگاه مونستر




استناد:
فیزیکدانان زوج مؤلفه های اصلی فناوری های کوانتومی (2019 ، 9 اکتبر)
برگرفته در 9 اکتبر 2019
از https://phys.org/news/2019-10- فیزیکدانان – زن و شوهر-کلید-مؤلفه-کوانتوم.html

این سند مشمول حق چاپ است. جدا از هرگونه معاملات منصفانه به منظور مطالعه و تحقیق خود ، خیر
بخشی را می توان بدون اجازه کتبی تکثیر کرد. محتوا فقط برای اهداف اطلاعاتی ارائه می شود.

نوشته های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن