La relevancia del trabajo en el campo de la creación de computadoras cuánticas hoy en día se debe al hecho de que una serie de tareas muy importantes no se pueden resolver utilizando computadoras clásicas, incluidas las supercomputadoras, dentro de un período de tiempo razonable. Estamos hablando de los problemas de la física cuántica y la química, la criptografía, la física nuclear. Según los científicos, las computadoras cuánticas se convertirán en una parte importante de la información distribuida y el entorno informático del futuro. Construir una computadora cuántica en forma de un objeto físico real es una de las tareas fundamentales de la física del siglo XXI.
Un estudio de científicos rusos sobre la producción de microrresonadores ópticos se publicó en la revista Optics Letters. “La tecnología no requiere instalaciones de vacío, está casi completamente libre de procesos asociados con el tratamiento con soluciones cáusticas y es relativamente barata. "Pero lo más importante es que este es otro paso hacia la mejora de la calidad de la transmisión y el procesamiento de datos, la creación de computadoras cuánticas y los instrumentos de medición ultra-sensibles", dice el comunicado de prensa de la Universidad ITMO.
Un microrresonador óptico es un tipo de trampa de luz en forma de un engrosamiento microscópico muy pequeño de una fibra óptica. Dado que los fotones no se pueden detener, es necesario retrasar de alguna manera su flujo para codificar la información. Esto es precisamente para lo que se usan las cadenas de microcavidades ópticas. Debido al efecto de "galería de susurros", la señal se ralentiza: cuando toca el resonador, la onda de luz se refleja desde sus paredes y giros. En este caso, gracias a la forma redonda del resonador, la luz puede reflejarse durante mucho tiempo en su interior. Por lo tanto, los fotones se mueven de un resonador a otro con una velocidad significativamente menor.
La trayectoria de la luz se puede ajustar cambiando el tamaño y la forma del resonador. Teniendo en cuenta el tamaño de los microrresonadores, que es menos de una décima de milímetro, los cambios en los parámetros de dicho dispositivo deben ser ultraprecisos, ya que cualquier defecto en la superficie del microrresonador puede causar caos en el flujo de fotones. “Si la luz se enciende durante mucho tiempo, comienza a interferir (conflicto) consigo misma, - enfatiza Mikhail Sumetsky. - En el caso de que se haya cometido un error en la fabricación de resonadores, comienza la confusión. Desde aquí podemos dibujar el principal requisito para los resonadores: la desviación mínima en tamaño ".
Los microrresonadores, hechos por científicos de Rusia y el Reino Unido, están hechos con tanta precisión que la diferencia en sus tamaños no supera a 0,17 Angstrom. Para imaginar la escala, notamos que este valor es aproximadamente 3 veces más pequeño que el diámetro de un átomo de hidrógeno e inmediatamente 100 es menor que el error permitido en la producción de dichos resonadores en la actualidad. Especialmente para la producción de resonadores, Mikhail Sumetsky creó el método SNAP. Según esta tecnología, el láser recuece la fibra, eliminando el voltaje congelado en ella. Después de la exposición a un rayo láser, la fibra se "hincha" ligeramente y se obtiene una microcavidad. Investigadores de Rusia e Inglaterra continuarán mejorando la tecnología SNAP y ampliarán el rango de su posible aplicación.
El trabajo con microresonadores en nuestro país no se ha detenido en las últimas décadas. En la aldea de Skolkovo, en la región de Moscú, se construyó una nueva casa en #100 en la calle Novaya. Esta es una casa con paredes espejadas que pueden competir con el cielo con su azul. Este es el edificio de la Escuela de Administración de Skolkovo. Uno de los inquilinos de esta casa inusual es el Russian Quantum Center (RCC).
Los microrresonadores de hoy son un tema bastante relevante en la óptica cuántica. Varios grupos alrededor del mundo los están estudiando continuamente. En este caso, inicialmente se inventaron microrresonadores ópticos en nuestro país en la Universidad Estatal de Moscú. El primer artículo sobre dichos resonadores se publicó en el año 1989. Los autores del artículo fueron tres físicos: Vladimir Braginsky, Vladimir Ilchenko y Mikhail Gorodetsky. Al mismo tiempo, Gorodetsky en ese momento era un estudiante, y su líder Ilchenko más tarde se mudó a los Estados Unidos, donde comenzó a trabajar en el laboratorio de la NASA. En contraste, Mikhail Gorodetsky permaneció en la Universidad Estatal de Moscú, después de haber dedicado muchos años al estudio de esta esfera. Se unió al equipo de RCC de forma relativamente reciente: en el año 2014, en el RCC, su potencial como científico se puede revelar con mayor detalle. Para esto, el centro tiene todo el equipo necesario para los experimentos, que simplemente no está disponible en la Universidad Estatal de Moscú, así como un equipo de especialistas. Otro argumento, que Gorodetsky dirigió a favor del RCC, fue la capacidad de pagar salarios decentes a los empleados.
Actualmente, el equipo de Gorodetsky emplea a varios niños que anteriormente participaban en actividades científicas bajo su liderazgo en la Universidad Estatal de Moscú. Al mismo tiempo, no es un secreto para nadie que no es fácil cumplir hoy con los jóvenes científicos prometedores en Rusia: las puertas de cualquier laboratorio en todo el mundo están abiertas para ellos en estos días. Y el RCC es una de las oportunidades para hacer una brillante carrera científica, y también para recibir un salario adecuado sin salir de la Federación Rusa. En la actualidad, se están llevando a cabo investigaciones en el laboratorio de Mikhail Gorodetsky, que, con una evolución favorable, podrá cambiar el mundo.
Los microrresonadores ópticos son la base de una nueva tecnología que puede aumentar la densidad de la transmisión de datos a través de los canales de fibra óptica. Y esta es solo una de las posibles aplicaciones de los microrresonadores. En los últimos años, uno de los laboratorios de RCC ha aprendido a producir microresonadores, que ya se están adquiriendo en el extranjero. Y los científicos rusos, que anteriormente trabajaron en universidades extranjeras, incluso regresan a Rusia para trabajar en este laboratorio.
Según la teoría, los microrresonadores ópticos podrían utilizarse en el sector de las telecomunicaciones, donde ayudarían a aumentar la densidad de la transmisión de datos a través de un cable de fibra óptica. Actualmente, los paquetes de datos ya se están transmitiendo en un rango de color diferente, pero si el receptor y el transmisor son más sensibles, entonces será posible derivar una línea de datos a un número aún mayor de canales de frecuencia.
Pero esta no es la única área de su aplicación. Además, con la ayuda de microrresonadores ópticos, es posible no solo medir la luz de planetas distantes, sino también determinar su composición. También pueden permitirle crear detectores en miniatura de bacterias, virus o ciertas sustancias: sensores químicos y biosensores. Mikhail Gorodetsky describió una imagen futurista del mundo, en la que ya se usan los microrresonadores: “Con la ayuda de un dispositivo compacto basado en microrresonadores ópticos, será posible determinar la composición del aire exhalado por una persona, que transporta información sobre casi todos los órganos del cuerpo humano. Es decir, la velocidad y la precisión del diagnóstico en medicina pueden aumentar simplemente muchas veces ".
Sin embargo, por ahora, estas son solo teorías que aún deben ser probadas. Antes de los dispositivos terminados construidos en su base, todavía lejos. Sin embargo, según Mikhail Gorodetsky, según el plan aprobado, su laboratorio debería encontrar un par de años más tarde cómo usar los microrresonadores en la práctica. Actualmente, la dirección más prometedora es la esfera de las telecomunicaciones, así como la esfera militar. Los microrresonadores pueden realmente interesar y al ejército ruso. Por ejemplo, se pueden usar en el diseño y la producción de radares, así como en generadores de señales estables.
Hasta ahora, no se requiere la producción en masa de microrresonadores. Pero una serie de compañías en el mundo ya han comenzado a lanzar dispositivos que los utilizan, es decir, realmente pudieron comercializar sus productos. Sin embargo, todavía estamos hablando solo de máquinas de piezas diseñadas para resolver un rango limitado de tareas. Por ejemplo, la empresa estadounidense OEWaves (en la que trabaja hoy Vladimir Ilchenko, uno de los inventores de los microrresonadores), se dedica a la producción de generadores de microondas ultraestables, así como a excelentes láseres. El láser de esta empresa, que emite luz en un rango muy estrecho (hasta 300 Hz) con un ruido de fase y frecuencia muy pequeño, ya ha ganado el prestigioso premio PRIZM. Tal premio es prácticamente un Oscar en el campo de la óptica aplicada, este premio se otorga anualmente.
En el campo de la medicina, el grupo de compañías surcoreanas Samsung, junto con el Russian Quantum Center, está involucrado en su desarrollo en este campo. Según la publicación Kommersant, estos trabajos en el año 2015 se encontraban en una etapa muy inicial, por lo que es demasiado pronto y prematuro decir algo sobre las invenciones que habrían aplicado las aplicaciones.
Fuentes de información:
http://tass.ru/nauka/3478280
http://www.kommersant.ru/doc/2740444
https://mipt.ru/education/chairs/nanoelektronika-i-kvantovye-kompyutery
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