`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Квантовый канал, сформированный лучом света

+11
голос

Два сосуда, наполненные газом и связанные каналом, – это базовая установка для экспериментов, проводимых физиками в Институте квантовой электроники, ETH. Когда один сосуд содержит больше газа, чем другой, частицы текут через канал из первого во второй. «Вопрос теперь в том, как будет изменяться проводимость по мере того как канал постепенно будет становиться все более узким», - говорит проф. Тильман Эсслингер (Tilman Esslinger). Вначале проводимость плавно уменьшается. Тем не менее, в какой-то момент обнаруживается удивительное явление: проводимость больше меняется не непрерывно, а с шагом, и размер этого шага определяется фундаментальной постоянной, известной как постоянная Планка. Как объясняет проф. Эсслингер, это непосредственно вытекает из законов квантовой физики.

Явление наблюдалось и раньше, но только в электронных системах, например, в квантовых точечных контактах в конкретных полупроводниковых структурах. «Мы сейчас впервые наблюдаем квантование проводимости в нейтральном веществе, то есть, для частиц, которые не заряжены», - сказал проф. Эсслингер.

Результаты эксперимента могут иметь важное значение для проектирования и строительства следующего поколения электронных устройств, так как они позволяют проводить дальнейшее изучения эффектов, которые в настоящее время не могут быть исследованы на электронных системах.

Группа во главе с Тильман Эсслингером работает с ультрахолодными атомами. В эксперименте они использовали газ, состоящий из атомов лития при температуре всего лишь 35∙10-9 градуса выше абсолютного нуля. «Охлаждение является основным направлением нашей работы в лаборатории, - говорит д-р Жан-Филипп Бранту (Jean-Philippe Brantut), научный сотрудник Института квантовой электроники. - 99 % оборудования, которое мы разработали в лаборатории, служит этой цели». Охлажденные до таких низких температур атомы лития ведут себя подобно электронам в твердотельном материале, даже если – в отличие от электронов – атомы не заряжены.

Центральной частью комплексной экспериментальной установки являются стеклянная камера высокого вакуума и два микроскопа ультравысокого разрешения. Газ из атомов лития находится в камере между микроскопами в форме сигарообразного облака с диаметром приблизительно 300 микрометров. Лазерный луч делит это облако на два резервуара, соединенных узким двумерным каналом. Второй лазерный луч проходит через литографически сформированную маску, а затем через проекционную систему, образованную линзой и одним из микроскопов. Таким образом паттерн, определенный на маске, уменьшается до размера канала. В результате создается квантовый точечный контакт шириной только один микрометр, что может быть подтверждено с помощью другого микроскопа.

Структура канала достаточно узкая, поэтому здесь вступают в игру законы квантовой механики. Это означает, что для атомов, протекающих через канал, проводимость должна изменяться не непрерывно, а скачками, размер которых задается квантом действия Планка h, который является фундаментальной константой природы. Такое поведение и наблюдала исследовательская группа. В канале одновременно находятся десять атомов, говорит д-р Бранту. Для того, чтобы микроскопический поток был видимым, канал нужно держать открытым, пока 1000 или около того атомов не прошли через него. Это занимает около 1,5 секунд, что является довольно длительным временем для экспериментов этого типа. «Эксперимент может проводиться только тогда, когда атомы очень стабильны, то есть, очень холодные», - объясняет физик.

Атомы пересекают экспериментальную установку, как маленькие пули без столкновений. Физики поэтому рассматривают их как баллистическую систему. Электронная промышленность стремится развиваться в будущем баллистические транзисторы, в которых электрическое сопротивление является крайне низким. Эксперименты с участием нейтральных атомов и лазерного луча могут внести вклад в эту разработку, так как они позволяют ученым систематически изучать теоретические модели и сравнивать результаты напрямую, что часто не представляется возможным с электронными системами, в связи с нынешней неспособностью производить соответствующие образцы. «До сих пор мы проводили измерения, основанные на прогнозах теоретических моделей, - говорит д-р Бранту. - Сейчас мы углубляемся в неизведанные территории».

Квантовый канал, сформированный лучом света

Точечный контакт, через который текут нейтральные ультрахолодные атомы. В соответствии с законами квантовой физики, проводимость может изменяться только дискретно

+11
голос

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT