В ИТМО создали устройство для управления квазичастицами света и материи
Ученые ИТМО разработали устройство для создания сцепленных частиц света и материи и управления ими — эти скопления частиц могут стать более эффективной и экологичной заменой электричеству, а также использоваться в основе архитектуры более быстрых компьютеров, средств передачи связи и интернет-сетей.
Переход от электронных устройств к фотонным — одно из наиболее перспективных направлений развития технологий: фотонные устройства, в отличие от электронных, приводятся в действие энергией частиц света. Они менее энергозатратны и более экологичны, а также позволяют передавать и обрабатывать информацию значительно быстрее. Однако на данный момент такие устройства имеют большие размеры по сравнению с электронными аналогами, а полный переход к свету — дорогостоящий и долгий процесс.
Инженеры ИТМО нашли компромисс между фотонными и электрическими технологиями. Их устройство управляется как светом, так и электричеством, а функционирует на сцепленных частицах света и экситонах (связанных состояниях электронов и дырок). Эти квазичастицы, называемые экситон-поляритонами или «жидким светом», обладают свойствами как света, так и материи, что делает их более удобными для управления и взаимодействия.
Разработка представляет собой тонкую пластинку, состоящую из нескольких слоев. На подложке из оксида кремния расположен фотонный кристалл, покрытый слоем диселенида молибдена толщиной в три атома. Устройство активируется лазерным лучом, который накачивает решетку фотонами и заставляет электроны в диселениде молибдена переходить в возбужденное состояние, формируя экситоны. Затем фотоны сцепляются с экситонами, образуя экситон-поляритоны.
Разработка позволяет не только включать и выключать устройство, но и управлять двумя состояниями экситон-поляритонов, соответствующих разным длинам волн светового спектра. Устройство может активировать оба состояния одновременно или каждое по отдельности, как с помощью лазера, так и регулировкой электрического напряжения.
Откуда взялось электричество: