Физики из Университета Райса и Принстонского университета сумели сделать сверхчувствительный детектор СВЧ из арсенида галлия, широко применяемого в электронике. Этот полупроводник можно будет использовать для нового поколения компьютеров.
Открытие подоспело как раз во время – в настоящее время инженеры пытаются добавить нанофотонные устройства непосредственно в микрочипы, чтобы частота процессоров преодолела планку в 10 ГГц. Однако настраиваемые методы обнаружения фотонов в СВЧ-диапазоне недостаточно совершенны.
Однофотонные детекторы на основе сверхпроводников, способные работать с частотами от 10 до 100 ГГц имеются, но их резонансную частоту трудно настроить. Открытие американских ученых демонстрирует возможность создания настраиваемого детектора одного фотона на основе сверхчистого арсенида галлия. Исследование в ближайшее время будет опубликовано в Physical Review Letters.
В ходе экспериментов с охлаждением сверхчистого арсенида галлия до температуры ниже ?269°С (температура жидкого гелия) аспирант Яньхуа Дай (Yanhua Dai) и физик Лорен Пфайффер (Loren Pfeiffer) подвергли образец воздействию СВЧ-излучения в слабом магнитном поле примерно такой же силы, как и сувенир-магнит, который крепят на холодильник. Ученые с удивлением обнаружили, что микроволны определенной длины волны вызывают сильный резонанс по мере охлаждения образца. Причем магнит можно использовать для настройки резонанса на определенные частоты СВЧ-излучения. Предыдущие эксперименты обычно демонстрировали слабый эффект резонанса на уровне 1% от сигнала, но новая методика вызывает резонанс в тысячу раз более мощный.
Ученые пока не понимают механизм, который приводит к такой чувствительной реакции и пытаются доказать эффективность методики для однофотонных измерений. Успех в этой работе очень важен: тактовая частота современного компьютера около 2 ГГц, но промышленности требуются компьютеры следующего поколения с частотой процессора около 100 ГГц на базе микроволновых устройств.