Теоретическая модель ускорит разработку компьютеров на базе "жидкого света"

МОСКВА, 31 октября. /ТАСС/. Российские физики предложили новую теоретическую модель, которая описывает процесс "охлаждения", потери лишней энергии "жидким светом", экзотической квантовой формой материи. Разработка ученых позволит точнее моделировать поведение оптических вычислительных систем, фотонных чипов и других квантовых устройств, сообщила ТАСС пресс-служба Университета ИТМО.

"Новый подход создаст основу для более точного моделирования и проектирования поляритонных лазеров, а также спин-оптических устройств для управления когерентностью и энергетическими характеристиками света. Это важно для развития современных оптических и квантовых технологий", - пояснила научный сотрудник Нового физтеха ИТМО (Санкт-Петербург) Дарья Салтыкова, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Разработанная Салтыковой и другими ученым теоретическая модель позволяет максимально точным образом просчитывать поведение квантового "жидкого света" в процессе его охлаждения при низких температурах окружающей среды. Эта субстанция представляет собой набор из так называемых экситон-поляритонов - квазичастиц, представляющих собой комбинацию из электрона и "дырки", положительного заряда, а также электрона и частицы света.

В прошлом физики считали, что подобные структуры могут существовать лишь при температурах, близких к абсолютному нулю, однако российским и зарубежным ученым удалось несколько лет назад показать, что они могут возникать и при комнатной температуре. Это открыло дорогу для создания аналогов электроники, в которых информация будет храниться и передаваться при помощи поляритонов и других квантовых структур, возникающих внутри "жидкого света".

Для этого необходимо понимать, как поляритоны теряют энергию и переходят на более низкие энергетические уровни в результате взаимодействий с другими частицами при низких температурах окружающей среды. До недавнего времени модели, описывающие процесс охлаждения "жидкого света", были чрезвычайно сложными, и потому их не удавалось использовать для анализа динамики этой формы материи.

Физикам удалось решить эту задачу, для чего они переписали уравнение, описывающее квантовое состояние "жидкого света", и добавили в него новое слагаемое, описывающее перераспределение энергии в системе без потери частиц. Эти модификации позволяют описать процесс охлаждения этой субстанции без ее "испарения", чего в прошлом не удавалось сделать, а также воспроизводят ее сверхтекучесть и другие ключевые свойства. Это позволит точнее описывать и управлять сверхтекучими потоками света и материи в квантовых устройствах будущего, подытожили ученые.