Новый взгляд на классический материал может улучшить квантовые вычисления и сделать современные центры обработки данных более энергоэффективными
Команда под руководством исследователей из Университета штата Пенсильвания утверждает, что новый подход к использованию классического материала может продвинуть квантовые вычисления и сделать современные центры обработки данных более энергоэффективными.
Бариевый титанат
Бариевый титанат, впервые обнаруженный в 1941 году, известен своими мощными электрооптическими свойствами в объёмных кристаллах. Электрооптические материалы, такие как бариевый титанат, действуют как мосты между электричеством и светом, преобразуя сигналы, передаваемые электронами, в сигналы, передаваемые фотонами, или частицами света.
Однако, несмотря на перспективы, бариевый титанат так и не стал промышленным стандартом для электрооптических устройств, таких как модуляторы, переключатели и датчики. Вместо него эту роль выполнял ниобат лития, который более стабилен и прост в изготовлении.
Но, по словам профессора материаловедения и инженерии из Университета штата Пенсильвания Венката Гопалана, всё может измениться, если преобразовать бариевый титанат в ультратонкие напряжённые плёнки.
«Бариевый титанат известен в сообществе материаловедов как чемпион по электрооптике, по крайней мере, на бумаге, — говорит Гопалан. — У него одно из самых больших значений электрооптических свойств в объёмной, монокристаллической форме при комнатной температуре. Но когда дело доходит до коммерциализации, он так и не сделал скачок. Мы показали, что, если взять этот классический материал и напрячь его как раз нужным образом, он сможет делать то, что никто не считал возможным».
Чувствительная полностью оптическая антенна
Команда из Физического факультета и Центра квантовых оптических технологий Университета Варшавы разработала новый тип полностью оптического радиоприёмника, основанного на фундаментальных свойствах атомов Ридберга.
Новый тип приёмника не только чрезвычайно чувствителен, но и обеспечивает внутреннюю калибровку, а сама антенна питается только лазерным светом.
Результаты работы, в которой участвовали Себастьян Бороўка, Матеуш Мазеланик, Войцех Василевски и Михал Парниак, были опубликованы в журнале Nature Communications. Они открывают новую главу в технологической реализации квантовых датчиков.
Радиоприёмник на основе атомов Ридберга
В современном обществе огромные объёмы цифровой информации передаются вокруг нас каждую секунду. Большая её часть передаётся по радио, то есть с помощью электромагнитных волн. Для передачи информации уже давно используется амплитудная модуляция, при которой передаются более сильные и слабые волны.
Новые протоколы также изменяют фазу волн, то есть задержку их вибрации относительно согласованного тактового цикла. Каждый современный передатчик и приёмник оснащён точными метрономами, которые определяют тактовый цикл, используемый для передачи и декодирования волн — на техническом жаргоне это называется супергетеродинным детектированием.
Эти технологии можно легко объяснить с помощью аналогии. Профессор Войцех Василевски предлагает представить себе приём волн на море: чтобы получить информацию, закодированную в волнах, стоя на пляже, нужно отметить как силу волн — насколько глубоко они доходят до берега — так и точные моменты, когда волны достигают берега.
Учёные из Центра квантовых оптических технологий и Физического факультета Университета Варшавы уже несколько лет разрабатывают и демонстрируют новые протоколы для обнаружения микроволновых полей с помощью атомов Ридберга. Команда успешно преодолевает технические барьеры и разрабатывает новые методы обнаружения, предлагаемые этими революционными устройствами.
Учёные участвуют в поиске применений для этой новой технологии, указывая на её лёгкость калибровки, высокую чувствительность и точность измерений, а также на перспективу миниатюризации устройств.