Сегодня 21 апреля 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные создали простой полупроводниковый генератор фотонов для квантовой связи

Для квантовой связи, криптографии и других целей необходимы источники одиночных фотонов. Это не проблема, но решение требует громоздкого оборудования, включая сильнейшие магниты. Учёным из США удалось упростить задачу и даже создать прибор «два в одном» — он одновременно испускает одиночные фотоны и придаёт им круговую поляризацию. Для передачи закодированных данных нужно просто добавить модулятор и получить на выходе полностью защищённую связь.

 Источник изображения: Los Alamos National Laboratory

Источник изображения: Los Alamos National Laboratory

Традиционно источники одиночных поляризованных фотонов генерировались в сильном магнитном поле. Это неплохо для лабораторий, но совершенно не годится для компактных применений. Группа учёных под руководством исследователей из Лос-Аламосской национальной лаборатории создала прибор, который обходится без мощных магнитов. Для этого учёные соединили два атомарно тонких полупроводника и наделали вмятин в верхнем из них.

Верхний материал представлен слоем диселенида вольфрама (WSe2), а нижний, чуть более толстый, магнитным соединением трисульфида никель-фосфора (NiPS3). Вмятины диаметром около 400 нм и глубиной около нанометра делались с помощью атомарно-силового микроскопа. На срезе волоса человека легко поместится около 200 таких углублений. Лунки в материале создают впадины не только физические, но и провалы в потенциальной энергии на плоскости материала. Под действием лазера в эти провалы стекают электроны из диселенида вольфрама и их взаимодействие генерирует одиночные фотоны.

Но под каждой лункой лежит монослой магнитного материала, который задаёт вектор поляризации вылетающим из лунки фотонам. Все генерируемые каждой лункой фотоны бесплатно наделяются круговой поляризацией. А наличие поляризации — это ключ к передаче данных. Надо только научиться модулировать эту характеристику, что, в общем-то, решается относительно просто. Если к такому генератору приделать волноводы, то потоки одиночных поляризованных и промодулированных фотонов можно направить куда угодно — хоть дальше в микросхему для совершения вычислений, хоть в оптический канал связи для передачи на другой край Земли.

«Наше исследование показывает, что монослойный полупроводник может излучать поляризованный свет с круговой поляризацией без помощи внешнего магнитного поля, — говорят авторы работы. — Ранее этот эффект достигался только с помощью мощных магнитных полей, создаваемых громоздкими сверхпроводящими магнитами, путём соединения квантовых излучателей с очень сложными наноразмерными фотонными структурами или путём инжекции спин-поляризованных носителей в квантовые излучатели. Преимущество нашего подхода, основанного на эффекте ближнего взаимодействия, заключается в дешевизне изготовления и надёжности».

«Имея источник, позволяющий генерировать поток одиночных фотонов и одновременно вводить поляризацию, мы, по сути, объединили два устройства в одном», — добавляют учёные.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
В Екатеринбурге прошло PG BootCamp Russia — четвёртое официальное мероприятие российского сообщества PostgreSQL 20 мин.
Бета-версия футбольного экшена Rematch от создателей Sifu стала хитом — тестирование привлекло более миллиона игроков 2 ч.
Дуров раскрыл, что может его заставить закрыть Telegram 2 ч.
ОАЭ первой в мире привлечёт ИИ к написанию законов 3 ч.
Instagram начнёт выявлять аккаунты подростков с помощью ИИ — обмануть систему не получится 4 ч.
Valorant выйдет на мобильных устройствах, но пока только в Китае 4 ч.
OpenAI заподозрили в манипуляциях с тестами мощной ИИ-модели o3 7 ч.
Олдскульная стратегия Tempest Rising в духе Command & Conquer из-за ошибки вышла на неделю раньше запланированного — издатель смирился с этим 7 ч.
Европейский регулятор случайно раскрыл планы Ubisoft на Assassin’s Creed Shadows для Nintendo Switch 2 8 ч.
Российские пираты предпочитают доменную зону .RU остальным 9 ч.
Смартфоны получат этикетки с данными об автономности и не только — ЕС вводит экомаркировку 2 ч.
Для российских исследователей будут созданы суперкомпьютерный центр и роботизированные лаборатории 2 ч.
«АвтоВАЗ» взял на работу поющего робота-тележку «Антонину» 2 ч.
Deloitte: АЭС смогут обеспечить 10 % будущего спроса ЦОД США на электроэнергию, но строить их придётся быстрее 2 ч.
Oppo представила недорогой смартфон Oppo K13 со Snapdragon 6 Gen 4, 50-Мп камерой и батарей на 7000 мА·ч 2 ч.
«Чудо-долина» для ИИ — в Канаде построят крупнейший в мире 7,5-ГВт ЦОД с питанием от природного газа 3 ч.
G.Skill представила 256-Гбайт комплект памяти DDR5-6000 CL32 из четырёх модулей 3 ч.
Samsung похвасталась, что лидирует на мировом рынке игровых мониторов шестой год подряд 3 ч.
LG выпустила 39- и 45-дюймовые изогнутые OLED-мониторы с WQHD, 240 Гц, webOS и облачным геймингом 4 ч.
SpaceX отправила три тонны продовольствия и грузов на МКС на корабле Cargo Dragon 4 ч.