Mikroskopické zařízení ve tvaru puku má obrovský potenciál v oblasti kvantových výpočtů

Datum 11.04.2017

Vědci z Univerzity v Calgery vedení prof. Barclayem vyrobili zařízení ve tvaru puku v měřítku nanometrů, které skýtá v oblasti kvantových výpočtů obrovské možnosti. Jejich diamantový mikrodisk by mohl vést k obrovským pokrokům v oblasti výpočetní techniky, telekomunikací a dalších oborech.

Barclay a jeho výzkumná skupina – částečně složená z pracovníků Institutu pro kvantovou vědu a technologie a částečně z Národního institutu pro nanotechnologie – vyrobili vůbec první optický rezonátor (nebo optickou dutinu) v měřítku nanometrů z jediného krystalu diamantu, který je také mechanický rezonátor.

Tým také měřil – ve světelném spoji a v mechanickém pohybu v zařízení – vysokofrekvenční, dlouhotrvající mechanické vibrace způsobené světelnou energií světla, zachycené a odrážející se uvnitř optické dutiny diamantového mikrodisku.

„Diamantové optokomechanické přístroje nabízejí platformu pro studium kvantového chování mikroskopických objektů,“ říká Barclay, profesor fyziky a astronomie. „Tato zařízení mají také mnoho potenciálních aplikací, včetně špičkového snímání, technologie pro posun barvy světla, kvantových informací a počítačových technologií.“

Pokrok v technologii a kvantový výzkum

Kvantová nanofotonika zahrnuje vývoj mikro- a nanoobvodů pro manipulaci se světlem. Místo toho aby mikroobvody, v nichž je elektřina vedena dráty – podobně jako v počítačích, mobilních telefonech a dalších telekomunikačních zařízeních – nanofotonika přenáší světlo přes vlákno. Je to jako technologie optických vláken, ale v mnohem menším a složitějším měřítku, což umožňuje, aby informace mohly být předány obsáhleji a efektivněji.

Technologie nanofotoniky je také přínosem pro výzkumné pracovníky, kteří zkoumají nové režimy kvantové fyziky – povahu hmoty a energie na atomární a subatomární úrovni a jejich možné interakce.

„Schopnost v nanoměřítku zachytit světlo v optické dutině vytváří vysokou elektromagnetickou intenzitu z nepatrného množství světla, a zesiluje interakce mezi světlem a hmotou, které je obvykle téměř nemožné studovat,“ říká profesor Paul Barclay.

Studenti postavili přístroj Barclayho doktorandi, včetně Matthewa Mitchella a Behzada Khanalilooa, vyrobili mikrodisk z komerčně dostupných syntetických monokrystalů diamantu. Studenti také navrhli a postavili systém k měření optických a mechanických vlastností přístroje.

„Jsme nadšeni z používání těchto zařízení k vynalézání nových cest, jak vytvořit propojení u kvantových počítačů.“ říká Khanaliloo. „Jen vyrobit samotný přístroj v rámci výzkumu nanofotoniky je úspěch,“ poznamenává Paul Barclay. „Řekl bych, že jsme jedna z nejlepších skupin na světě, a to díky práci studentů v jejich úsilí dostat světlo dovnitř a ven z těchto zařízení.“