Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Великобритании предложили физическую концепцию нового оптического переключателя, который заставляет менять направление световых волн. Переключатель представляет собой маленькую стеклянную частицу необычной формы, ее размер всего около 1 микрона. Результаты исследования опубликованы в журнале Annalen der Physik (IF: 3,276; Q1). По словам авторов, такой простой переключатель в перспективе может быть использован в суперскоростных оптических компьютерах.

 

Фото: принцип работы оптического переключателя на основе фотонного крючка

Во всех существующих сегодня вычислительных устройствах, в том числе в компьютерах, информацию передают электроны. Однако ученые считают, что если заменить их на фотоны — кванты света, то передавать данные можно будет буквально со скоростью света. Над созданием эффективного оптического квантового компьютера работают исследователи и компании в разных странах мира. В США и Китае уже презентованы прототипы таких компьютеров. Однако пока они могут решать очень ограниченный круг задач. Для широкого прикладного применения оптических компьютеров исследователям предстоит преодолеть еще много барьеров.  

«В такой технике важно с очень большой скоростью переключать сигнал, то есть менять направление света. Поэтому нужны эффективные переключатели. Ученые решают эту задачу по-разному. Одни предлагают механические переключатели, но они не дают нужной скорости переключения. Другие — используют специфические кристаллы на нелинейных эффектах, а это требует разработки специальных новых материалов и методов управления ими. Мы в своей статье предложили использовать другой принцип: эффективно менять направление света могут частицы из диэлектрического материала особой формы. В данном случае мы брали в расчет простое стекло. Кроме того, предложенный метод не требует применения металлов», — говорит руководитель проекта, профессор отделения электронной инженерии Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности Томского политеха Олег Минин.

Предложенный переключатель — это маленькая стеклянная частица в форме кубика с пристыкованной к нему призмой. Его работа основана на эффекте «фотонного крючка», ранее открытого авторами исследования.

«Все дело в форме частицы. Ранее мы открыли, что свет, проходя через частицу диэлектрика такой формы, искривляется на выходе в виде крючка. За счет его физических свойств у фотонного крючка очень широкий спектр потенциального применения. В данном случае расчеты показывают, что если изменить длину волны у света, проходящего через частицу, то можно менять направление крючка. В этом и заключается суть «переключения» сигнала — в изменении направления»,

— отмечает Олег Минин.

Сейчас исследователи готовятся провести серию экспериментов, которые должны будут подтвердить результаты моделирования и расчетов. Они пройдут в Великобритании, в Университете Бангора.

Работа выполнена при частичной поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Программы повышения конкурентоспособности ТПУ.

Похожие новости

  • 23/06/2021

    Аспиранты ТПУ будут заниматься исследованиями в вузах Европы по стипендии президента РФ

    Министерство науки и высшего образования РФ подвело итоги конкурса на стипендию президента РФ для обучения за рубежом на 2021-2022 учебный год. Его победителями стали 40 студентов и 60 аспирантов, в дальнейшем они смогут пройти обучение в ведущих университетах мира.
    1231
  • 25/10/2016

    Томский аспирант улучшит диагностику мощнейшего в мире синхротрона

    ​Аспирант Физико-технического института Томского политеха Артем Новокшонов вместе с учеными Научной Лаборатории DESY (Германия) работает над улучшением и тестированием новых методик диагностики электронного пучка синхротрона PETRA III - одного из мощнейших источников синхротронного и рентгеновского излучения в мире.
    2321
  • 20/10/2016

    Атомщики Сибири обсуждают в ТПУ термоядерный синтез и развитие ядерной медицины

    ​В Томском политехническом университете проходит VII школа-конференция молодых атомщиков Сибири. В течение трех дней молодые ученые из России и стран ближнего зарубежья будут обсуждать вопросы ядерной безопасности, развитие ядерной медицины, термоядерный синтез, а также реализацию проекта по созданию топлива и реакторов нового поколения "Прорыв".
    3414
  • 17/03/2021

    «Начинку» датчиков для беспилотников и высокочувствительный прибор для измерения разности напряжений разработали в ТПУ аспиранты из Вьетнама

    Электронные компоненты датчиков для автономной навигации беспилотников и высокочувствительный прибор для измерения разности напряжений разработали в Томском политехническом университете молодые ученые из Вьетнама Ло Ван Хао и Буй Дык Бьен.
    569
  • 23/04/2019

    Лауреат премии «Глобальная энергия» Сергей Алексеенко возглавил центр «Экоэнергетика 4.0» в ТПУ

    В Томском политехническом университете (ТПУ) создан Научно-образовательный центр «Экоэнергетика 4.0». В нем исследователи разрабатывают технологии по «превращению» низкосортного угля, отходов агропромышленного комплекса и деревообработки в экологичный источник тепла и электричества.
    1809
  • 16/05/2017

    Сибирский химический комбинат представил свои технологии будущим атомщикам ТПУ

    ​В Физико-техническом институте Национального исследовательского Томского политехнического университета (НИ ТПУ) состоялось подведение итогов студенческих лабораторных работ на заводе разделения изотопов (ЗРИ) АО "Сибирский химический комбинат" (входит в Топливную компанию Росатома "ТВЭЛ").
    1654
  • 11/04/2017

    Томские ученые в ЦЕРНе сузили зону поиска частицы-посредника между видимой и невидимой Вселенной

    ​Ученым Физико-технического института Томского политехнического университета и их коллегам из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона — частицы-посредника между видимым миром и темной материей — невидимой частью нашей Вселенной, влияющей на движение звезд и галактик.
    2008
  • 22/01/2018

    Бразильские ученые исследуют свойства материалов, созданных в ТГУ

    ​Томский государственный университет и Университет Сан-Паулу (Бразилия) подписали соглашение о сотрудничестве в научном исследовании по получению и изучению новых полимерных материалов. Одним из главных направлений взаимодействия ученых станет работа по созданию модифицированных материалов и покрытий для биомедицины и промышленности.
    1959
  • 24/12/2020

    Алексей Гоголев: «Мы сумели выполнить все обязательства и не снизить планку»

    И.о. руководителя Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ рассказал о достижениях коллектива школы в 2020 году, планах и задачах на следующий год.  2020 год в силу понятных причин стал для нас крайне непростым, но мы достойно выдержали удар, сумев выполнить все обязательства по грантам, программам, не допустить снижения основных индикаторов исследовательской деятельности.
    1125
  • 09/09/2016

    Разработки томичей заинтересовали Airbus Safran Launchers

    ​Представители компании Airbus Safran Launchers - лидера европейской космической промышленности заинтересовались технологиями и наработками сибирских ученых, сообщает пресс-служба Томского государственного университета.
    2537