Керування фононами за допомогою фотонів світла. Новина Безкоштовної технічної бібліотеки

НОВИНИ НАУКИ ТА ТЕХНІКИ, НОВИНКИ ЕЛЕКТРОНІКИ
Безкоштовна технічна бібліотека / Стрічка новин

Управління фононами за допомогою фотонів світла

02.10.2017

Група дослідників з Віденського університету, Австрія та Технологічного університету Дельфта, Нідерланди, розробили новий метод, що дозволяє проводити вимірювання та керувати деякими параметрами квантів звукових коливань, фононів, за допомогою фотонів світла. Цей метод може стати основою нових типів пристроїв зберігання та обробки інформації, на базі яких будуватимуться квантові комп'ютери та комунікаційні системи.

Вчені вже давно помітили, що фонони демонструють поведінку, властиву поведінці частинок, через що вони були віднесені до класу квазічастинок. Більш того, нематеріальна природа фононів дозволяє використовувати їх як мост між світом класичної фізики і квантовим світом. Але для того, щоб мати можливість використовувати фонони з цією метою необхідно вміти не тільки отримувати їх, а й вимірювати та керувати їх параметрами, що відповідають за їх квантовий стан.

Розроблений вченими новий метод ґрунтується на імпульсах високоенергетичного синього світла, що висвітлюють так званий кремнієвий оптомеханічний кристал, що має певну форму. Під впливом енергії фотонів синього світла кристал починає вібрувати особливим чином і в його середовищі з'являються фонони. А для взаємодії з цими фононами вчені використовують імпульси низькоенергетичного червоного світла. Фотони червоного світла взаємодіють з фононами, не впливаючи на їх квантовий стан, деякі з них відбиваються назад і вловлюються датчиками інтерферометра, який вимірює всі основні параметри цих фотонів.

Інформація, яку несуть фотони відбитого червоного світла, містить інформацію про стан фононів, що знаходяться всередині кристала. Зібрані вченими дані показали, деякі фонони в кристалі підпорядковуються переважно законам квантової механіки, ніж законам класичної фізики, тобто. є квантовими частинками, які можна використовувати у різних квантових технологіях.

Під час досліджень вчені продемонстрували, що за рахунок квантової природи фотонів світла та деяких фононів усередині кристала нова технологія може бути використана для зберігання квантової інформації. А матриці з кремнієвих кристалів-резонаторів можуть бути розміщені прямо на кристалі квантового процесора або окремому кристалі квантової пам'яті, досить великого обсягу, наявність якої може істотно розширити можливості квантових обчислювальних систем.

<< Назад: Ракета для польотів на Марс та перельотів на Землі 02.10.2017

>> Вперед: Вік та зайва вага 01.10.2017

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Енергія з космосу для Starship 08.05.2024

Виробництво сонячної енергії в космосі стає все більш реальним з появою нових технологій та розвитком космічних програм. Керівник стартапу Virtus Solis поділився баченням використання Starship від SpaceX для створення орбітальних електростанцій, здатних забезпечувати енергією Землю. Стартап Virtus Solis представив амбітний проект створення орбітальних електростанцій, використовуючи Starship від SpaceX. Ця ідея може значно змінити сферу виробництва сонячної енергії, зробивши її доступнішою та дешевшою. Основою плану стартапу є зниження вартості запуску супутників у космос із використанням Starship. Передбачається, що завдяки цьому технологічному прориву виробництво сонячної енергії у космосі стане конкурентоспроможнішим порівняно з традиційними джерелами енергії. Віртуальна Solis планує створити великі фотоелектричні панелі на орбіті за допомогою Starship для доставки необхідного обладнання. Однак одним із ключових виклик ...>>

Новий метод створення потужних батарей 08.05.2024

З розвитком технологій та розширенням використання електроніки стає все більш актуальним питання створення ефективних та безпечних джерел енергії. Дослідники з Квінслендського університету представили новий підхід до створення потужних батарей на основі цинку, який може змінити пейзаж енергетичної індустрії. Однією з головних проблем традиційних батарей, що перезаряджаються, на водній основі була їх низька напруга, що обмежувало їх застосування в сучасних пристроях. Але завдяки новому методу, розробленому вченими, цей недолік успішно подолано. В рамках свого дослідження вчені звернулися до спеціального органічного з'єднання – катехолу. Воно виявилося важливим компонентом, здатним покращити стабільність роботи батареї та збільшити її ефективність. Цей підхід призвів до значного збільшення напруги цинк-іонних акумуляторів, що зробило їх конкурентоспроможнішими. За словами вчених, такі батареї мають кілька переваг. Вони мають б ...>>

Спиртуознавство теплого пива 07.05.2024

Пиво, як один із найпоширеніших алкогольних напоїв, має свій унікальний смак, який може змінюватись в залежності від температури споживання. Нове дослідження, проведене міжнародною групою вчених, виявило, що температура пива значно впливає на сприйняття алкогольного смаку. Дослідження, очолюване матеріалознавцем Лей Цзяном, показало, що з різних температурах молекули етанолу і води формують різні типи кластерів, що впливає сприйняття алкогольного смаку. При низьких температурах утворюються пірамідоподібні кластери, що знижує гостроту "етанолового" смаку і робить напій менш алкогольним на смак. Навпаки, при підвищенні температури кластери стають ланцюжнішими, що призводить до більш вираженого алкогольного смаку. Це пояснює, чому смак деяких алкогольних напоїв, таких як байцзю, може змінюватись в залежності від температури. Отримані дані відкривають нові перспективи для виробників напоїв, ...>>

Основний фактор ризику ігроманії 07.05.2024

Комп'ютерні ігри стають все більш популярним видом розваг серед підлітків, але супутній ризик ігрової залежності залишається значною проблемою. Американські вчені провели дослідження, щоб визначити основні фактори, що сприяють виникненню цієї залежності, та запропонувати рекомендації щодо її запобігання. Протягом шести років 385 підлітків були піддані спостереженню, щоб з'ясувати, які фактори можуть привертати до ігрової залежності. Результати показали, що 90% учасників дослідження не схильні до ризику залежності, у той час як 10% стали ігроманами. Виявилося, що ключовим фактором у появі ігрової залежності є низький рівень соціальної поведінки. Підлітки з низьким рівнем просоціальної поведінки не виявляють інтересу до допомоги та підтримки оточуючих, що може призвести до втрати контакту з реальним світом та поглиблення залежності від віртуальної реальності, запропонованої комп'ютерними іграми. На основі цих результатів вчені ...>>

Шум транспорту затримує зростання пташенят 06.05.2024

Звуки, що оточують нас у сучасних містах, стають дедалі пронизливішими. Однак мало хто замислюється про те, як цей шум впливає на тваринний світ, особливо на таких ніжних створінь, як пташенята, які ще не вилупилися з яєць. Недавні дослідження проливають світло на цю проблему, вказуючи на серйозні наслідки для їхнього розвитку та виживання. Вчені виявили, що вплив транспортного шуму на пташенят зебрового діамантника може призвести до серйозних порушень у розвитку. Експерименти показали, що шумова забрудненість може суттєво затримувати їх вилуплення, а ті пташенята, які все ж таки з'являються на світ, стикаються з низкою здоровотворних проблем. Дослідники також виявили, що негативні наслідки шумового забруднення сягають і дорослого віку птахів. Зменшення шансів на розмноження та зниження плодючості говорять про довгострокові наслідки, які транспортний шум чинить на тваринний світ. Результати дослідження наголошують на необхідності ...>>

Випадкова новина з Архіву

Водень із золота та іржі 23.05.2013

Інженери з Duke University розробили новий спосіб отримання чистого водню, який допоможе вирішити проблему неекологічного викопного палива. Водню в навколишньому середовищі дуже багато, але виробляти та транспортувати молекулярний водень у промислових масштабах досі залишається справою дорогою та складною. Більше того, за сучасних технологій виробництва водню побічним продуктом найчастіше є чадний газ, який є токсичним для людей і тварин.

Вченим вперше вдалося створити каталітичний процес риформінгу нафтопродуктів, що зводить утворення шкідливого СО практично до нуля. Новий процес виробляє водень за значно нижчих температур, а побічними продуктами процесу є вуглекислий газ та вода. Слід зазначити, що попри викиди СО2 під час виробництва водню, забруднення атмосфери даним парниковим газом навіть зменшиться, оскільки водень згоряє чисто, з утворенням води.

Новий процес виробництва водню заснований на використанні наночастинок-каталізаторів із золота та оксиду заліза (іржі). У цьому й полягає ноу-хау, адже досі золото застосовувалося як єдиний каталізатор, тоді як інженери з Університету Дьюка використовували оксид заліза як підсилювач каталітичної реакції.

Завдяки новому каталізатору під час виробництва водню виділяється мізерна кількість чадного газу: менше 0,002% або 20 частин на мільйон. Це не тільки зменшує забруднення атмосфери, але й дозволяє виробляти чистий водень, придатний для застосування в осередках палива. Більш того, новий каталізатор пропрацював понад 200 годин без будь-яких ознак зниження ефективності або зростання викидів CO.

Поки що точний механізм роботи каталізатора невідомий - досі вважалося, що оксид заліза є лише структурою, що підтримує для золота. Проте виявилося, що він здатний безпосередньо впливати на реакцію риформінгу нафтопродуктів. Вчені вважають, що це пов'язано з розміром наночастинок золота та планують продовжити експерименти у цьому напрямі. Залишається сподіватися, що їм нарешті вдасться знайти досить ефективну та безпечну методику промислового виробництва водневого палива.

Дивіться повний Архів новин науки та техніки, новинок електроніки

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт