Фотон больше не ускользнёт — разработка из Иерусалима и Берлина ломает прежние ограничения
Учёные из Иерусалима и Берлина представили технологию, которая позволяет улавливать до 80 % фотонов, испускаемых NV-центрами в алмазах. Эти дефекты решётки, известные как "азот-вакансия", обладают квантовыми свойствами и давно рассматривались как основа для сенсоров и систем связи. Проблема заключалась в том, что значительная часть излучения терялась, снижая эффективность устройств.
Как это работает
Новый метод использует гибридные наноантенны в форме концентрических кругов. Они состоят из чередующихся слоёв металла и диэлектрика и встраиваются прямо в чипы. По сути, такие антенны действуют как микроскопические линзы, направляя свет строго в нужную сторону. Технология работает при комнатной температуре и значительно превосходит старые решения, где эффективность была в разы ниже.
Почему это важно
До сих пор многие эксперименты с квантовыми системами требовали криогенного охлаждения. Здесь же удалось добиться стабильного сигнала без сложной инфраструктуры. Это упрощает массовое производство и делает возможным интеграцию квантовых модулей в привычную электронику.
Где пригодится
Разработку планируют использовать в нескольких областях:
• в квантовой связи — для передачи данных без риска перехвата;
• в медицине и навигации — для создания сверхчувствительных датчиков;
• в вычислительной технике — для продвижения компактных квантовых компьютеров на чипах.
Мнение разработчиков
Профессор Кармиэль Рапапорт назвал проект серьёзным шагом к созданию практических квантовых устройств. Его коллега, доктор Йонатан Любецки, подчеркнул, что простота конструкции и работа при обычных условиях открывают путь к промышленному внедрению.
Плюсы и минусы
| Плюсы | Минусы |
| До 80 % фотонов сохраняется | Технология пока в лабораторной стадии |
| Работает при комнатной температуре | Массовое производство ещё не налажено |
| Легко интегрируется в чипы | Высокая сложность нанофабрикации |
| Повышает эффективность квантовых устройств | Требуются инвестиции в новые линии |
Сравнение
| Подход | Эффективность | Условия работы |
| Без антенн | Потери до 70 % света | Иногда требуется охлаждение |
| Старые методы фокусировки | До 40-50 % | Ограниченное применение |
| Гибридные наноантенны | До 80 % | Комнатная температура |
Советы шаг за шагом
-
При разработке квантовых сенсоров учитывайте интеграцию с классической электроникой.
-
Используйте гибридные структуры — они позволяют уменьшить потери света.
-
Ставьте акцент на работающие при комнатной температуре решения.
-
Планируйте переход от лаборатории к промышленному производству с учётом стоимости нанофабрикации.
Мифы и правда
-
Миф: квантовые устройства всегда требуют охлаждения.
Правда: новые технологии работают при обычной температуре. -
Миф: NV-центры слишком нестабильны для практики.
Правда: наноантенны обеспечивают стабильное излучение. -
Миф: квантовые компьютеры на чипах — фантазия.
Правда: разработка приближает их к реальности.
FAQ
Какую роль играют NV-центры?
Они создают фотоны с квантовыми свойствами, подходящими для связи и вычислений.
Сколько фотонов теперь сохраняется?
Около 80 %, что в несколько раз больше прежних показателей.
Можно ли встроить систему в обычные чипы?
Да, именно для этого наноантенны и создавались.
Ошибка → Последствие → Альтернатива
Ошибка: использовать старые методы сбора света.
Последствие: большая часть фотонов теряется.
Альтернатива: внедрение гибридных наноантенн.
Ошибка: полагаться на криогенное охлаждение.
Последствие: высокая стоимость и сложность установки.
Альтернатива: системы, работающие при комнатной температуре.
А что если…
А что если подобные антенны станут стандартом в микросхемах? Тогда квантовые устройства перестанут быть редкостью лабораторий и станут обычной частью компьютеров, телефонов и медицинских приборов.
Подписывайтесь на Moneytimes.Ru
