Придание наночастицам особой формы снабжает их свойствами, необходимыми для квантовых технологий

Квантовые полупроводниковые кольца

В настоящее время многие группы ученых работают с наночастицами, крошечными частичками различных материалов, размером всего в несколько нанометров. Наночастицы, в свою очередь, бывают различной формы -столбики, сферы, кубы, пузырьки, S-, V-образные и т.п. Интерес к таким частицам обусловлен тем, что из-за своих крошечных размеров они имеют квантово-механические свойства, чего невозможно добиться при помощи объектов большего размера.

Исследователи из Центра наноразмерных материалов (Center for Nanoscale Materials, CNM), совместно с учеными из нескольких университетов, провели исследования и эксперименты с наночастицами тороидальной формы, изготовленными из полупроводниковых материалов. Такие «квантовые полупроводниковые кольца» могут найти практическое применение в областях квантовых коммуникаций, вычислений и хранения квантовой информации.

Крошечные кольца изготавливались из селенида кадмия, полупроводникового материала, который начинает испускать собственные фотоны света при освещении светом лазера. Эти квантовые кольца — практически двухмерные прозрачные структуры, состоящие всего из нескольких атомарных слоев.

«Если осветить такой двухмерный объект светом лазера, то можно ожидать, что материал начнет излучать фотоны вдоль двух своих осей» — пишут исследователи, — «Но, как это бывает достаточно часто, вы получите совсем не то, что вы ожидаете. В данном случае, к нашему удивлению, эти двумерные кольца излучают свет вдоль только одной своей оси».

Изменяя форму наночастицы и ломая, тем самым, ее осевую симметрию, исследователи добились изменения направления выходящего из частицы светового потока. Это, в свою очередь, дает ученым в руки возможность управления потоком фотонов вплоть до возможности управления единичными фотонами, которые содержат закодированную в них квантовую информацию.

«В будущем, когда это позволят сделать новые методы высокоточного производства, мы изготовим наночастицы с более сложной формой, к примеру, в виде прямоугольника с отверстием в центре или в виде листочка клевера в множественными отверстиями» — пишут исследователи, — «Это позволит кодировать в фотонах света более разнообразную квантовую информации или «загонять» в один фотон большее количество этой информации».

«Остается добавить, что геометрия — это не единственный фактор, обеспечивающий возникновение квантовых эффектов. Как часто бывает с наноразмерными вещами, в этом принимает участие и атомарная структура материала, которая предварительно рассчитывается особым образом».

Share Button

Материалы по теме:

Микро-мета-кары — грузоперевозчики микроскопического масштаба, использующие свет в качестве топлива
Устройства, имеющие встроенные солнечные батареи и работающие от энергии света являются в наше время достаточно распространенным явлением. Но группе шведских ученых из Технологического университета ...
Самая тонкая новогодняя елка, изготовленная из графена
Согласно негласной традиции, ученые отмечают приближение Рождества и Нового Года созданием различных причудливых вещей на эту тему. Мы все уже видели крошечных снеговиков, новогодние ...
Создан нанодвигатель, состоящий всего из 16 атомов и работающий на границе между классической физикой и квантовой механикой
Исследователи из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL), совместно с их коллегами из других научных организаций, создали то, ...
Крошечный наноразмерный «фонарик» позволил сделать первые цветные фотоснимки углеродных нанотрубок
Поскольку все наноразмерные объекты являются невероятно малыми, их поверхность не может отражать достаточно света для того, чтобы даже самые чувствительные микроскопы смогли различить такие ...
Самый маленький в мире дом, «построенный» вручную в буквальном смысле
На страницах нашего сайта мы уже рассказывали нашим читателям об ученых-энтузиастах, которые при помощи самых современных технологий изготавливают различные микроскопические вещи. И то, о ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика