פרופסור מאוניברסיטת אסטון (אנגליה) מיכאיל סומצקי ומהנדס מחקר מאוניברסיטת ITMO (אוניברסיטת המחקר הלאומי של סנט פטרסבורג לטכנולוגיות מידע, מכניקה ואופטיקה) ניקיטה טורופוב יצרו טכנולוגיה מעשית וזולה לייצור מיקרו -מערות אופטיות ברמת דיוק גבוהה. מיקרוזונאטורים יכולים להפוך לבסיס ליצירת מחשבים קוונטיים, כך דיווח ביום שישי האחרון, 22 ביולי, פורטל המדע הפופולרי "צ'רדק" בהתייחסו לשירות העיתונות של ITMO.
הרלוונטיות של העבודה בתחום יצירת מחשבים קוונטיים נובעת היום מהעובדה שלא ניתן לפתור מספר בעיות חשובות מאוד באמצעות מחשבים קלאסיים, כולל מחשבי על, בפרק זמן סביר. אנו מדברים על הבעיות של פיזיקה קוונטית וכימיה, קריפטוגרפיה, פיזיקה גרעינית. מדענים צופים כי מחשבים קוונטיים יהפכו לחלק חשוב בסביבת המחשוב המבוזרת של העתיד. בניית מחשב קוונטי בצורת אובייקט פיזי אמיתי היא אחת מבעיות היסוד של הפיזיקה במאה ה -21.
מחקר של מדענים רוסים על ייצור מיקרו -מעילות אופטיות פורסם בכתב העת Optics Letters. "הטכנולוגיה אינה מצריכה נוכחות של מתקני ואקום, היא נקייה כמעט לחלוטין מתהליכים הקשורים לטיפול בפתרונות קאוסטיים, תוך היותה זולה יחסית. אבל הדבר החשוב ביותר הוא שזהו צעד נוסף לקראת שיפור איכות העברת הנתונים ועיבודם, יצירת מחשבים קוונטיים ומכשירי מדידה רגישים ", נכתב בהודעה לעיתונות מאוניברסיטת ITMO.
מיקרו -חלל אופטי הוא מעין מלכודת אור בצורת עיבוי מיקרוסקופי קטן מאוד של סיב אופטי. מכיוון שלא ניתן לעצור פוטונים, יש צורך איכשהו לעצור את זרימתם על מנת לקודד מידע. בדיוק לשם כך משמשים שרשראות של מיקרו -מערות אופטיות. הודות לאפקט "הגלריה הלוחשת" האות מאט: כניסה לתהודה, גל האור משתקף מקירותיו ומתפתליו. יחד עם זאת, בשל צורתו המעוגלת של המהוד, אור יכול להשתקף בתוכו לאורך זמן. לפיכך, פוטונים עוברים מהדהוד אחד למשנהו במהירות נמוכה בהרבה.
ניתן להתאים את נתיב האור על ידי שינוי גודל וצורה של המהוד. אם לוקחים בחשבון את גודל המיקרו -חללים, שהם פחות מעשירית מילימטר, שינויים בפרמטרים של מכשיר כזה חייבים להיות מדויקים ביותר, שכן כל פגם על פני השטח של המיקרו -חלל יכול להכניס כאוס לשטף הפוטונים. "אם האור מסתובב זמן רב, הוא מתחיל להפריע לעצמו", מדגיש מיכאיל סומצקי. - במקרה שנעשתה טעות בייצור תהודה, מתחיל בלבול. מכאן ניתן לקבל את הדרישה העיקרית לתהודה: סטיית המינימום בגודלה."
מיזרוניטורים, שיוצרו על ידי מדענים מרוסיה ובריטניה, מיוצרים בדיוק כה גבוה עד שההבדל בממדיהם אינו עולה על 0.17 אנגסטרם.כדי לדמיין את קנה המידה, נציין כי ערך זה קטן בערך פי 3 מקוטרו של אטום מימן ומיד פי 100 פחות מהשגיאה המותרת בייצור מהודים כאלה כיום. מיכאיל סומצקי יצר את שיטת SNAP במיוחד לייצור תהודה. על פי טכנולוגיה זו, הלייזר מחלק את הסיבים, מסיר את המתחים הקפואים בו. לאחר חשיפה לקרן לייזר, הסיב מעט "מתנפח" ומתקבל מיקרו -חלל. חוקרים מרוסיה ומאנגליה ימשיכו לשפר את טכנולוגיית ה- SNAP, כמו גם להרחיב את מגוון היישומים האפשריים שלה.
העבודה על מיקרו -ערים בארצנו לא נעצרה בעשורים האחרונים. בכפר סקולקובו שליד מוסקבה, ברחוב נובאיה, נבנה בית מספר 100. זהו בית עם קירות מראה, אשר בכחול שלהם יכול להתחרות עם השמים. זהו בניין בית הספר לניהול Skolkovo. אחד הדיירים של הבית יוצא הדופן הזה הוא מרכז הקוונטים הרוסי (RQC).
מיקרו -מערות כיום הן נושא אקטואלי למדי באופטיקה קוונטית. מספר קבוצות ברחבי העולם לומדות אותן ללא הרף. במקביל, בתחילה הומצאו בארצנו מיקרו -מערות אופטיות באוניברסיטת מדינת מוסקבה. המאמר הראשון על תהודות כאלה פורסם עוד בשנת 1989. כותבי המאמר הם שלושה פיזיקאים: ולדימיר ברגינסקי, ולדימיר אילצ'נקו ומיכאיל גורודצקי. במקביל, גורודצקי היה אז סטודנט, ומאוחר יותר עבר מנהיגו אילצ'נקו לארצות הברית, שם החל לעבוד במעבדת נאס א. לעומת זאת, מיכאיל גורודצקי נשאר באוניברסיטת מוסקבה, והקדיש שנים רבות ללימוד אזור זה. הוא הצטרף לצוות RCC לאחרונה יחסית - בשנת 2014, ב- RCC ניתן לחשוף את הפוטנציאל שלו כמדען באופן מלא יותר. לשם כך, במרכז יש את כל הציוד הדרוש לניסויים, שפשוט אינו זמין באוניברסיטת מוסקבה, כמו גם צוות מומחים. טענה נוספת שהביא גורודצקי לטובת ה- RCC הייתה היכולת לשלם שכר הגון לעובדים.
נכון לעכשיו, הצוות של גורודצקי כולל כמה חבר'ה שבעבר עסקו בפעילות מדעית בראשותו באוניברסיטת מוסקבה. יחד עם זאת, זה לא סוד לאף אחד שזה לא קל להמשיך ולהבטיח מדענים צעירים ברוסיה כיום - דלתות כל מעבדות ברחבי העולם פתוחות בפניהם בימים אלה. ו- RCC היא אחת ההזדמנויות לבצע קריירה מדעית מבריקה, כמו גם לקבל משכורת נאותה, מבלי לעזוב את הפדרציה הרוסית. נכון לעכשיו, במעבדה של מיכאיל גורודצקי, מתבצע מחקר שעם התפתחות נוחה של אירועים יכול לשנות את העולם.
מיקרו -מערות אופטיות הן הבסיס לטכנולוגיה חדשה שיכולה להגדיל את צפיפות העברת הנתונים על גבי ערוצי סיבים אופטיים. וזה רק אחד היישומים האפשריים של מיקרו -מעילות. במהלך השנים האחרונות, אחת המעבדות של RCC למדה כיצד לייצר מיקרו־סונאטורים, שכבר נרכשים בחו ל. ומדענים רוסים שעבדו בעבר באוניברסיטאות זרות אף חוזרים לרוסיה לעבוד במעבדה זו.
על פי התיאוריה, ניתן להשתמש במיקרו -מערות אופטיות בטלקומוניקציה, שם הן יסייעו להגדיל את צפיפות העברת הנתונים באמצעות כבל סיבים אופטיים. נכון לעכשיו, מנות נתונים כבר מועברות בטווח צבעים אחר, אך אם המקלט והמשדר רגישים יותר, ניתן יהיה להסניף קו נתונים אחד לערוצי תדרים עוד יותר.
אך זהו אינו התחום היחיד ביישומם. כמו כן, באמצעות מיקרו -מערות אופטיות לא ניתן למדוד רק את אור כוכבי הלכת הרחוקים, אלא גם לקבוע את הרכבם. הם יכולים גם לאפשר יצירת גלאים מיניאטוריים של חיידקים, וירוסים או חומרים מסוימים - חיישנים כימיים וחיישן ביוס.מיכאיל גורודצקי תיאר תמונה עתידנית שכזו של העולם בו כבר משתמשים במיקרו -בונים: "בעזרת מכשיר קומפקטי המבוסס על מיקרו -מעילות אופטיות, ניתן יהיה לקבוע את הרכב האוויר הנשאף על ידי אדם, הנושא מידע אודות מצבם של כמעט כל האיברים בגוף האדם. כלומר, המהירות והדיוק של האבחון ברפואה פשוט יכולים לעלות פי כמה ".
עם זאת, עד כה אלו רק תיאוריות שעדיין יש לבדוק. הדרך עוד ארוכה למכשירים מוכנים המבוססים עליהם. עם זאת, על פי מיכאיל גורודצקי, המעבדה שלו, על פי התוכנית שאושרה, צריכה להבין בדיוק כיצד להשתמש במיקרוresonatorer בפועל בעוד מספר שנים. נכון לעכשיו, התחומים המבטיחים ביותר הם תקשורת, כמו גם הצבא. מיקרוזונאטורים אכן עשויים לעניין גם את הצבא הרוסי. לדוגמה, ניתן להשתמש בהם בפיתוח וייצור מכ מים, כמו גם מחוללי אותות יציבים.
עד כה, אין צורך בייצור המוני של מיקרו -חללים. אבל מספר חברות בעולם כבר החלו לייצר מכשירים באמצעותן, כלומר, הן באמת הצליחו למסחר את הפיתוחים שלהן. עם זאת, אנו עדיין מדברים רק על מכונות פריט שנועדו לפתור מגוון צר של משימות. לדוגמה, חברת OEWaves האמריקאית (בה עובד אחד מממציאי המיקרו -בונים ולדימיר אילצ'נקו), עוסקת בייצור מחוללי מיקרוגל יציבים, כמו גם לייזרים מצוינים. הלייזר של החברה, המייצר אור בטווח צר מאוד (עד 300 הרץ) עם רעש פאזה ותדר נמוך מאוד, כבר זכה בפרס PRIZM היוקרתי. פרס כזה הוא למעשה אוסקר בתחום האופטיקה היישומית, פרס זה ניתן מדי שנה.
בתחום הרפואי, קבוצת החברות הדרום קוריאניות סמסונג, יחד עם מרכז הקוונטים הרוסי, עוסקת בפיתוחים משלה בתחום זה. לדברי קומרסנט, עבודות אלה בשנת 2015 היו בשלב הראשוני ביותר, ולכן מוקדם מדי מוקדם מדי לומר משהו על המצאות שהיו מיישמות יישומים.
