Сверхбыстрый источник света создали из искусственного атома

Ученые из Института Нильса Бора (Копенгаген) разработали новый сверхбыстрый источник света. В его основе - искусственный атом, а также квантовые технологии, сообщает Phys.org.

Быстрее и эффективнее

Традиционные источники света работают за счет собранной энергии: к примеру, они собирают электрическую энергию и преобразуют её в световую. Но при этом значительная часть энергии теряется за счет выделения тепла.

Сверхбыстрые источники света - это лазеры, светодиоды, а также устройства на базе света отдельных фотонов, созданные при помощи квантовых технологий. Идея последнего была озвучена в 1954 году, однако реализовать её смогли лишь сегодня.

Как это работает

Исследователи работали с квантовыми точками, которые являются разновидностью искусственного атома. На их основе, к слову, предполагается строить чипы для квантовых компьютеров.

В квантовой точке электрон может быть возбужден, к примеру, за счет воздействия на него света или лазера. В этом случае электрон покидает свое место и оставляет дыру. Чем сильнее связь между светом и материей, тем быстрее электрон возвращается обратно в отверстие и тем быстрее излучается свет.

В природе, однако, связь между светом и материей слабая, поэтому первые источники света, которые пытались создать по этой технологии, оказывались слишком медленными. Физик Роберт Дике в 1954 году предсказал, что усилить связь можно за счет увеличения количества искусственных атомов, которые «делят» существующее состояние в квантовой суперпозиции.

Продемонстрировать это не получалось, так как ученые не могли расположить атомы настолько близко друг к другу, чтобы возникал квантовый эффект, и в то же время сделать так, чтобы они не сталкивались. Исследователи из Института Нильса Бора предложили другой способ - они представили сверхизлучение на основе фотонов, которые испускаются из одной квантовой точки.

Достигнутое и перспективы

Авторы идеи отмечают, что в их эксперименте одна квантовая точка ведет себя как пять, а значит, генерация света происходит в пять раз быстрее. Кроме того, такое решение делает квантовые точки более стабильными и устойчивыми - к примеру, к акустическим волнам.

Пока эксперименты происходят при температуре, которая всего на несколько градусов выше абсолютного нуля. В будущем ученые намерены решить эту проблему, но они также попытаются снизить температуру, чтобы установить, как квантовые точки будут вести себя в таких условиях.

Источник: hi-tech.mail.ru

Комментарии: