Источник: Наука Mail В России придумали экономный способ работы квантовых устройств Исследователи МФТИ поняли, как можно уменьшить мощность лазера, который воздействует на микрорезонаторы в чипах квантовых компьютеров. Это позволит экономить больше 50% энергии. Автор Наука Mail Результаты исследования помогут уменьшить расход энергии для запуска параметрических колебаний микрорезонаторов Источник: Earth.com Российские исследователи обнаружили метод уменьшения необходимой мощности для лазера, запускающего параметрические колебания микрорезонаторов. Об этом сообщает Московский физико-технический институт. Подобные микрорезонаторы часто используются в конструкции квантовых компьютеров. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Applied. Микрорезонаторы — это крошечные кольцевые устройства, встроенные в чипы (например, в кремниевые), которые способны накапливать свет. Они очень важны для создания маленьких и экономичных оптических устройств. Особый интерес вызывают те микрорезонаторы, которые умеют изменять свет неординарными способами. Исследователи изучали специальные кольцевые микрорезонаторы, интегрированные на чип, чтобы добиться там так называемых вырожденных оптических параметрических колебаний. Этот процесс происходит, когда свет взаимодействует с материалом, обладающим особыми нелинейными свойствами. В результате такого взаимодействия появляется новый тип света с частотой, отличающейся от исходных источников света. Этот свет также может существовать в двух устойчивых состояниях, отличающихся фазой. (a)–(c) Спектрограммы и (d)–(f) спектры для расстройки накачки ζ = –2,33 для различных значений дисперсии при фиксированной околопороговой амплитуде накачки f = 1,24Источник: Physical Review Applied Главной особенностью этого исследования было то, что ученые использовали два вида света (с разными длинами волн) для накачки резонатора. В этой установке, если интенсивность света внутри резонатора недостаточна для запуска нелинейных процессов, появляются необычные, так называемые неклассические состояния света. Однако когда интенсивность света превышает определенный порог, в резонаторе генерируется новый свет, который может существовать в двух устойчивых состояниях, различающихся фазой, или проявлять явление фазовой бистабильности. Главная сложность при генерации света с двумя устойчивыми фазами заключается в том, что для этого требуется много энергии. Чтобы получить такие состояния, внутри микрорезонатора нужно добиться очень высокой мощности света, что, в свою очередь, может вызвать сильный нагрев. Чтобы обойти эту проблему, ученые искали способы добиться нужного состояния света, затрачивая как можно меньше энергии. Наша цель — разработка компактных устройств, которые можно будет применять за пределами лаборатории. Надежда Татаринова аспирант кафедры российского квантового центра в МФТИ Ученые с помощью расчетов выяснили, какие условия нужны для генерации света, а затем проверили свои выводы в компьютерной симуляции, учитывая взаимодействие между разными типами света. Они также проанализировали, как на процесс влияют такие факторы, как разброс длин волн и небольшие неровности или отличия в структуре. В итоге им удалось определить, какую мощность исходного света нужно подавать, чтобы получить нужный световой сигнал. Исследование показало, что если правильно настроить расстояние между разными режимами света и форму резонатора, то требуемый уровень мощности можно снизить более чем в два раза. В микрорезонаторе присутствует много мод, которые могут взаимодействовать между собой. При правильном смещении мод создаются условия для синхронизации (согласования) фаз для вырожденной генерации. Это увеличивает эффективность желаемого процесса и одновременно уменьшает конкурирующие нелинейные взаимодействия, что и снижает пороговую мощность. Валерий Лобанов ведущий научный сотрудник группы когерентной микрооптики и радиофотоники Российского квантового центра Исследователи провели детальный анализ, учитывая, как одновременное наличие нескольких типов света влияет на необходимую для запуска процесса мощность. Они предложили новый способ повысить эффективность генерации света с двумя устойчивыми фазами. Для этого они решили искусственно смещать частоты возбуждаемых типов света, используя фотонные молекулы. Эксперименты показали, что смещение центральной частоты света снижает требуемый порог мощности на 50%, а симметричное смещение боковых частот — на 40%. При использовании нового метода требуемый порог мощности снижается вдвое Источник: Pinterest Этот инновационный метод управления дисперсией показал, что квантовая система способна выдерживать разницу в мощности двух источников накачки до 2%, что в 10 раз больше обычных требований для стабильной работы. Благодаря этому достижению процедура настройки лазера стала проще, а его внедрение в компактные устройства — более удобным. Ранее Наука Mail рассказывала о том, как создан умный помощник для самой защищенной в мире связи. Source: https://science.mail.ru/news/40326-sposob-ekonomii-energii-dlya-kvantovyh-ustrojstv/