Интернетът на бъдещето е квантов, убедени са повечето учени(снимка: CC0

Интернетът на бъдещето е квантов, уверени са множеството учени
(снимка: CC0 Public Domain)

Учени разкриха тайната за основаване на ефикасни квантови излъчватели, с които се свързва интернет на бъдещето. Внимателният избор на материал и инженерството на атомно равнище могат да подобрят успеваемостта на квантовите излъчватели, твърдят откривателите.

Съвременният интернет се основава на способността на данните да пътуват на дълги дистанции без загуба, а най-хубавият метод да се реализира това е посредством потребление на фотони, или обособени единици светлина. Фотоните са доста постоянни, което ги прави идеални за предаване на квантова информация на дълги дистанции – развой, който изисква поддържане на деликатното положение на усложнение за дълги интервали от време.

Фотоните могат да бъдат получени по разнообразни способи, в това число с потребление на квантови недостатъци в атомен мащаб в кристали за генериране на обособени фотони в добре дефинирано квантово положение, отбелязва Science Daily.

Десетилетия на оптимизация доведоха до фиброоптични кабели, способни да предават фотони с извънредно ниски загуби, само че единствено за светлина в стеснен диапазон от дължини на вълните, прочут като “телекомуникационен ”. Идентифицирането на квантовите недостатъци, които създават фотони при тези дължини на вълната, се оказа предизвикателство.

Модел за повишение на успеваемостта

Изследователи от Колежа по инженерство към Калифорнийския университет в Санта Барбара, финансиран от Министерството на енергетиката на Съединени американски щати и Националната научна фондация, хвърлиха светлина върху казуса. В публикация, оповестена в научното списание APL Photonics, създателите разказват своите открития за ролята на атомните трептения в процеса на фотонно лъчение и по какъв начин другите свойства на дефектите въздействат на емисионната успеваемост.

„ Атомите непрестанно вибрират и тези трептения могат да лишават сила от излъчвателя на светлина, намалявайки успеваемостта на фотонното лъчение ”, изяснява професорът по материалознание на UCSB Крис Ван де Вале.

Моделът, създаден от неговия екип, демонстрира за какво успеваемостта на еднофотонното лъчение пада внезапно при прекосяване от забележима светлина към инфрачервена дължина на вълната в телекомуникационния диапазон.

Изследователите са разкрили, че атомните трептения могат да източат сила от излъчвателя на светлина, което води до понижена успеваемост на излъчванията на фотони. Те също по този начин откриват, че успеваемостта на фотонното лъчение зависи от разнообразни свойства на дефектите, като тяхната електронна конструкция и взаимоотношение с околната среда.

За превъзмогване на ниската успеваемост, откривателите оферират два обещаващи метода: деликатен асортимент на изходния материал и инженерство на вибрационни свойства в атомен мащаб.

Те също по този начин преглеждат свързването на квантови емитери към фотонна празнина, употребявайки опита на професора по компютърно инженерство Галан Муди и студента Камяр Парто. Този метод може да помогне за увеличение на успеваемостта на фотонната емисия посредством възстановяване на взаимоотношението сред квантовия излъчвател и фотонната празнина.

Перспективи

Екипът се надява, че техният модел и насъбраните познания ще оказват помощ за създаване на нови квантови излъчватели, които ще зареждат квантовия интернет на бъдещето. Тяхната разработка има значими последствия за развиването на квантовите връзки и основаването на по-безопасен и по-бърз интернет.

Изследователите имат вяра също по този начин, че техният модел може да се употребява за прогнозиране на успеваемостта на излъчванията на фотони за разнообразни типове квантови недостатъци и материали, което може да форсира създаването на ефикасни квантови излъчватели.