Strona główna Aktualności
Technologie

Dzięki naukowcom materia może dłużej pamiętać impuls świetlny

05.02.2015 Technologie

Fot. Fotolia

Zespół naukowców z Instytutu Fizyki PAN w Warszawie stworzył układ półprzewodnikowy, który ponad tysiąckrotnie dłużej "pamięta" impuls świetlny z nim oddziałujący oraz wszelkie informacje, które w takim impulsie mogły zostać zakodowane. Osiągnięcie to stanowi kolejny, bardzo ważny krok na drodze do skonstruowania ultraszybkich pamięci optycznych.

W dzisiejszych komputerach informacje zapisywane i przetwarzane są za pomocą impulsów elektrycznych. Nie jest to jednak najszybszy i najwydajniejszy sposób przetwarzania danych. Dla potrzeb przyszłych komputerów czy telekomunikacji fizycy pracują nad szybszymi - optycznymi - metodami obróbki informacji. Jeśli uda się kodować, zapamiętywać i odtwarzać informacje metodami optycznymi, możliwe będą dalsze kroki w miniaturyzacji urządzeń i w przyspieszeniu ich pracy. Co więcej, jest nadzieja, że wykorzystując kwantowe własności fotonów można będzie zbudować tzw. komputery kwantowe, działające według zupełnie innych zasad oraz znacznie wydajniejsze niż dzisiejsze komputery klasyczne.

 

W uproszczeniu, naukowcom zależy, aby informację zakodowaną w impulsie światła (np. polaryzację tego impulsu) można było zapamiętać i przechować przez określony czas, a następnie na żądanie odczytać. Miejscem przechowywania takich informacji jest materia, np. półprzewodnik. Niestety, światło oddziałując z półprzewodnikiem wprawdzie bardzo szybko go zmienia (wzbudza), ale zmiana ta również bardzo szybko zanika i wszelka informacja o impulsie światła jest tracona. Charakterystyczne czasy zaniku są niezwykle krótkie – rzędu pikosekund (1 pikosekunda to jedna bilionowa część sekundy, 10^-12 s).

 

Zespół naukowców z Niemiec, Rosji, i Polski opracował metodę, która pozwala znacznie wydłużyć czas przechowywania informacji o padającym impulsie światła. Wytworzone w Instytucie Fizyki PAN w Warszawie specjalne struktury półprzewodnikowe (tzw. studnie kwantowe) są w stanie zapamiętać impuls światła i informację w nim zakodowaną na czas rzędu nanosekund (10^-9 s), czyli 1000 razy dłuższy niż dotychczas. Wprawdzie czasy rzędu nanosekund są nadal niezwykle krótkie, ale po raz pierwszy czas przechowywania informacji staje się znacznie dłuższy niż czasy zapisu i odczytu. Umożliwia to zatem przeprowadzenie wielu operacji (np. operacji logicznych) na pewnych impulsach podczas przechowywania pozostałych. Ponadto, tę informację można odczytać na żądanie i wyemitować w postaci wiernej kopii impulsu oryginalnego.

 

Jak opowiadają w rozmowie z PAP polscy członkowie zespołu badawczego, profesorowie Grzegorz Karczewski i Tomasz Wojtowicz, mechanizm działania nowego typu „spintronicznej” pamięci optycznej jest następujący: pierwszy impuls światła (ten, który chcemy zapamiętać) padając na studnię kwantową zawierającą gaz dwuwymiarowych elektronów, powoduje jej optyczne wzbudzenie (kreowany jest trion T, czyli obiekt zbudowany z dwóch elektronów i dziury) i sam umiera. Drugi impuls, impuls „zapisujący”, transferuje to wzbudzenie optyczne we wzbudzenie spinów elektronowych (stąd nazwa - pamięć spintroniczna), które może przetrwać ok. 1000 razy dłużej, ze względu na słabe oddziaływanie systemu spinów z otoczeniem. Wreszcie trzeci impuls „odczytujący” transformuje z powrotem wzbudzenie spinów we wzbudzenie optyczne, które wypromieniowuje z układu impuls światła będący wierną kopią impulsu pierwszego. To ostatnie zjawisko nosi nazwę „stymulowanego echa fotonowego”. Wyniki dokumentujące to rekordowe osiągnięcie przedstawiono we wrześniu ub. roku w prestiżowym czasopiśmie "Nature Photonics".

 

Jak tłumaczą w rozmowie z PAP polscy współautorzy badań, znaczne wydłużenie czasu przechowywania informacji kodowanej optycznie to dopiero pierwszy, bardzo istotny krok do wytworzenia ultraszybkich pamięci optycznych. Prof. Karczewski i prof. Wojtowicz podkreślają również, że ta sama niemiecko-rosyjsko-polska grupa pracuje nad dalszym wydłużeniem czasu przechowywania informacji optycznej, ale już nie w dwuwymiarowych studniach kwantowych, lecz w zawierających elektrony obiektach zero-wymiarowych, w tzw. kropkach kwantowych wytwarzanych w IF PAN.

 

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

 

lt/ mrt/

Źródło: prof. Tomasz Wojtowicz

Podziel się
Ocena: 0 głosów

Logowanie



Nie pamiętam hasła

Rejestracja

Komentarze: 0
Skomentuj Zobacz wszystkie  

Uwaga Redakcje!

Wszelkie materiały PAP (w szczególności depesze, zdjęcia, grafiki, pliki video) zamieszczone w serwisie "Nauka w Polsce" chronione są przepisami ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych oraz ustawy z dnia 27 lipca 2001 r. o ochronie baz danych.

 

PAP S.A. zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - www.naukawpolsce.pap.pl. W przypadku portali społecznościowych prosimy o umieszczenie jedynie tytułu i leadu naszej depeszy z linkiem prowadzącym do treści artykułu na naszej stronie, podobnie jak to jest na naszym profilu facebookowym. 

 

Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów video.

 

Informacje tekstowe z kategorii "Świat" można pozyskać odpłatnie abonując Serwis Nauka i Zdrowie PAP. Serwis ten zawiera ponadto wiele innych najnowszych doniesień naukowych z zagranicy oraz materiałów dotyczących szeroko rozumianej problematyki zdrowotnej. 

 

Informacje na temat warunków umowy można uzyskać w Dziale Sprzedaży i Obsługi Klienta PAP, tel.: (+48 22) 509 22 25, e-mail:  pap@pap.pl

 

Informacje o przedruku artykułów z Serwisu Nauka w Polsce, prośby o patronaty medialne, informacje o prowadzonych badaniach, organizowanych konferencjach itd., prosimy przesyłać na adres: naukawpolsce@pap.pl

 

 

Najpopularniejsze materiały

więcej

Książka

Jak promować naukę? Jest nowy, bezpłatny poradnik Jak promować naukę? Jest nowy, bezpłatny poradnik

Jak opowiadać o nauce Kowalskiemu? Gdzie i kiedy promować wyniki badań naukowych? Jak się przygotować do wykładów popularnonaukowych czy wywiadów telewizyjnych? - odpowiedzi na te pytania naukowcy znajdą w bezpłatnym poradniku pt. "Sztuka promocji nauki" wydanym przez OPI.

Więcej

Myśl na dziś

Naukowcy usiłują przekształcić to co niemożliwe – w możliwe. Politycy często chcą przekształcić to co możliwe – w niemożliwe.
Bertrand Russell

Nasz blog

Przełamując efekt Matyldy Przełamując efekt Matyldy

Maria Skłodowska-Curie czy Katherine G. Johnson to kobiety nauki, które odniosły sukces, przełamały społeczną nieufność, zdobyły zasłużone laury, a ostatnio "upomniało się" o nie kino. Jednak tych, których wybitne dokonania naukowe długo pozostawały w cieniu i wciąż są mało znane jest wiele. Cecilia Payne-Gaposchkin, Jocelyn Bell Burnell czy Trottula, to tylko niektóre z nich.

Więcej

Tagi

-->