Ученые из Института Нильса Бора (Копенгаген) разработали новый сверхбыстрый источник света. В его основе — искусственный атом, а также квантовые технологии, сообщает Phys.org.
Традиционные источники света работают за счет собранной энергии: к примеру, они собирают электрическую энергию и преобразуют её в световую. Но при этом значительная часть энергии теряется за счет выделения тепла.
Сверхбыстрые источники света – это лазеры, светодиоды, а также устройства на базе света отдельных фотонов, созданные при помощи квантовых технологий. Идея последнего была озвучена в 1954 году, однако реализовать её смогли лишь сегодня.
Исследователи работали с квантовыми точками, которые являются разновидностью искусственного атома. На их основе, к слову, предполагается строить чипы для квантовых компьютеров.
В квантовой точке электрон может быть возбужден, к примеру, за счет воздействия на него света или лазера. В этом случае электрон покидает свое место и оставляет дыру. Чем сильнее связь между светом и материей, тем быстрее электрон возвращается обратно в отверстие и тем быстрее излучается свет.
В природе, однако, связь между светом и материей слабая, поэтому первые источники света, которые пытались создать по этой технологии, оказывались слишком медленными. Физик Роберт Дике в 1954 году предсказал, что усилить связь можно за счет увеличения количества искусственных атомов, которые «делят» существующее состояние в квантовой суперпозиции.
Продемонстрировать это не получалось, так как ученые не могли расположить атомы настолько близко друг к другу, чтобы возникал квантовый эффект, и в то же время сделать так, чтобы они не сталкивались. Исследователи из Института Нильса Бора предложили другой способ – они представили сверхизлучение на основе фотонов, которые испускаются из одной квантовой точки.
Авторы идеи отмечают, что в их эксперименте одна квантовая точка ведет себя как пять, а значит, генерация света происходит в пять раз быстрее. Кроме того, такое решение делает квантовые точки более стабильными и устойчивыми – к примеру, к акустическим волнам.
Пока эксперименты происходят при температуре, которая всего на несколько градусов выше абсолютного нуля. В будущем ученые намерены решить эту проблему, но они также попытаются снизить температуру, чтобы установить, как квантовые точки будут вести себя в таких условиях.