Ученые исследуют новые оптические эффекты для квантового компьютера

17 Января 2019

Какие научные достижения ожидают человечество в будущем? Сегодняшние фундаментальные исследования направлены на совершенствование информационных технологий, систем обработки и хранения информации, а также создание квантового компьютера, который, по прогнозам, ученых во многом изменит мир и жизнь человека.

Сегодня активную работу в этом направлении ведут ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ). В 2018 году в журнале Optics Letters, индексируемом базами данных Scopus и Web of Science, опубликована статья, авторами которой являются научные сотрудники лаборатории функциональных материалов ЮУрГУ Игорь Бычков и Дмитрий Кузьмин.

«В нашей работе мы выявили, что с использованием эффекта Фарадея может достигаться достаточно большая величина магнитного поля. Важно отметить, что создание электромагнитного поля, локализованного в наномасштабах, — это достаточно серьезная проблема. Наш метод позволяет этого добиться: создать достаточно большое магнитное поле, которое было бы локализовано в достаточно маленьком объеме. Эти магнитные поля в наномасштабах можно использовать для разных целей. Самая очевидная — это магнитная память для систем хранения информации», — отмечает Игорь Бычков.

Ученые рассмотрели распространение электромагнитных волн в наноструктуре, которая включает металлическую подложку, диэлектрический материал и графен. Все элементы микро- и наноэлектроники получаются путем нанесения на подложку какого-либо материала (как правило, металла). Для работы учеными был выбран именно графен, поскольку его свойствами достаточно легко управлять: он может изменяться от практически непроводящего материала до хорошего проводника. Это позволяет получить дополнительную функциональность наноструктуры.

Схема наноструктуры и распределение магнитного поля при разных физических параметрах графена

Сам свет может создавать магнитное поле, поскольку используется не в виде волны, а находится в локализованном состоянии вблизи границ наноструктуры. Именно это позволяет создать магнитное поле, которое было бы сконцентрировано внутри них. Магнитное поле, созданное с помощью света, в свою очередь, влияет на оптические свойства наноструктур. Управление физическими свойствами наноструктуры при помощи света позволяет создавать устройства для передачи и обработки информации.

«Исследование может найти применение при совершенствовании магнитной памяти. Чтобы увеличить ее объем, нужно плотнее установить магнитные запоминающие ячейки. Для записи информации необходимо создать такое магнитное поле, которое не воздействовало бы на всю структуру, а только на определенные элементы. Это значит, что оно должно быть локализовано в маленьком масштабе», — рассказывает Дмитрий Кузьмин.

Результаты исследования найдут применение в таких областях, как нанофотоника, электроника, графеновая оптоэлектроника и др. Наноструктуры с локализованным в наномасштабе магнитным полем могут быть использованы при проектировании элементов оптического и квантового компьютеров. Также возможно их применение в качестве основы при разработке новых информационных технологий, осуществляющих квантовые вычисления, обработку и хранение информации.


Источник: Официальный сайт ЮУрГУ