Strona główna Aktualności
Technologie

Czip tak mały, że go nie widać, emituje i wykrywa pojedyncze fotony

10.11.2016 Technologie

Źródło: dr Karolina Słowik

Ten czip jest tak mały, że nie widać go gołym okiem. Ma jednak imponujące możliwości: nie tylko emituje pojedyncze fotony pod wpływem napięcia elektrycznego, ale także je wykrywa. Takie mikrourządzenie - w pracach nad nim uczestniczyła polska badaczka - to spory krok na drodze do komputerów kwantowych.

Zespół z Niemiec i Rosji - kierowany przez prof. Wolframa Pernice'a - opracował czip o średnicy liczącej zaledwie ułamki milimetra. Zmieściło się na nim nanourządzenie emitujące pojedyncze fotony, światłowód, a także maleńkie detektory tych fotonów. To pierwszy na świecie tzw. kwantowy fotoniczny układ scalony zasilany elektrycznie. W badaniach, które opisano w "Nature Photonics", uczestniczyła dr Karolina Słowik z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu.

 

Zwykła żarówka czy dioda emituje strumień fotonów, czyli cząstek światła. W tym potoku cząstek giną niezwykłe kwantowe właściwości, jakie ma każdy z fotonów. Zupełnie nowe możliwości związane z wykorzystaniem tych cząstek zyskuje się jednak, jeśli fotony emitowane są pojedynczo. A to właśnie kwantowe szaleństwa pojedynczych cząstek - efekty niedostrzegalne w większej skali - dają nadzieję na rozwój komputerów kwantowych. Takie komputery mogłyby przetwarzać informacje z niewyobrażalną szybkością i efektywnością, której na pewno nie osiągniemy po prostu miniaturyzując układy, jakie już znamy.

 

Jednym z wielu kamieni milowych na drodze do komputera kwantowego jest umiejętność wytwarzania pojedynczych cząstek światła, kodowania w nich informacji i wykrywania ich.

 

Same źródła pojedynczych fotonów i ich detektory nie są już nowym wynalazkiem - znajdują się w wielu laboratoriach na świecie. Zwykle takie układy są jednak duże i zajmują metry kwadratowe na stołach optycznych. To tak, jakby zbudować fabrykę o wielkości dużego miasta tylko po to, żeby produkować szpilki. Nic dziwnego, że naukowcy pracowali nad miniaturyzacją takich urządzeń wytwarzających i wykrywających pojedyncze fotony. Osiągnięcie zespołu Pernice'a jest imponujące: badaczom udało się ścisnąć tę całą maszynerię do rozmiarów maleńkiego, niemal niewidocznego gołym okiem czipa.

 

"Element tego układu stanowią nanorurki węglowe - sto tysięcy razy cieńsze niż średnica ludzkiego włosa. One - pod wpływem napięcia elektrycznego - emitują pojedyncze fotony, które trafiają światłowodami do maleńkich detektorów" - opowiada w rozmowie z PAP dr Karolina Słowik z UMK. Jak zaznacza, aby układ działał, musi być chłodzony ciekłym helem, bo detekcja sygnałów tak słabych jak pojedyncza cząstka światła jest bardziej wydajna w temperaturach bliskich zera bezwzględnego.

 

"Wszystko to razem ma kilkaset mikronów – ułamek milimetra. Urządzenie jest małe i może być wykorzystane do budowy większych struktur" - opowiada rozmówczyni PAP. Podaje przykład, że w fotonach wytwarzanych w takim urządzeniu można byłoby kodować i przetwarzać informacje - np. przepuszczając fotony przez elementy optyczne. To z kolei byłoby metodą wykonywania algorytmów.

 

Dr Słowik zaznacza, że przed wykonaniem doświadczenia nie było jasne, czy urządzenie rzeczywiście emituje pojedyncze fotony, czy może są to impulsy innego rodzaju. Zadaniem badaczki z UMK w ramach projektu było opracowanie danych statystycznych z doświadczenia i stwierdzenie jak często cząstki emitowane są dokładnie po jednej na raz.

 

Według Karoliny Słowik budowa komputera kwantowego to marzenie naukowców, które ma szansę się spełnić. "Pracą nad komputerem kwantowym interesują się prywatne firmy takie jak Google czy IBM, które inwestują pieniądze w badania naukowe o takiej tematyce. To naprawdę może się okazać osiągalne" - komentuje badaczka.

 

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

 

lt/ agt/

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

-->