Ang pagtatayo ng isang kabuuan ng network na gumagamit ng maliliit na mga nosc node

Ang ilustrasyong ito ng isang nanoscale node na nilikha ng laboratoryo ni Nick Vamivakas, isang propesor ng quantum optics at quantum physics, ay nagpapakita ng isang close-up ng isa sa mga haligi ng array, na 120 nanometers lamang ang taas. Ang bawat haligi ay nagsisilbing marker ng lokasyon ng isang estado ng kabuuan na maaaring makipag-ugnay sa mga photon. Ang bagong pagkakahanay ng tungsten disselenide (WSe2) ay sakop ng mga haligi na may isang napapailalim, lubos na reaktibo na layer ng chromium triode (CrI3). Kung saan ang mga atomikong manipis na layer ng 12 microns ay hawakan, ang CrI3 ay nagbibigay ng isang singil sa kuryente sa WSe2, na lumilikha ng isang “butas” sa tabi ng bawat haligi. May-akda: Paglalarawan ng Unibersidad ng Rochester / Michael Osadchiv

Ang bagong pag-aaral ay nagpapakita ng isang paraan upang magamit ang mga katangian ng kabuuan ng ilaw upang makapagpadala ng impormasyon, na kung saan ay isang pangunahing hakbang patungo sa susunod na henerasyon ng mga computing at komunikasyon system.

Ang mga mananaliksik mula sa Unibersidad ng Rochester at Cornell University ay gumawa ng isang mahalagang hakbang patungo sa pagbuo ng isang network ng komunikasyon na nagpapalitan ng impormasyon sa malalayong distansya, gamit ang mga photon, mga panukat na panukat ng ilaw na pangunahing sangkap. computing ng kabuuan at mga quantum system ng komunikasyon.

Ang koponan ng pananaliksik ay nakabuo ng isang nanoscale node na gawa sa mga materyal na magnetiko at semiconductor na maaaring makipag-ugnay sa iba pang mga node gamit ang laser light upang maglabas at tumanggap ng mga photon.

Ang pag-unlad ng naturang isang kabuuan ng network, na dinisenyo upang samantalahin ang mga pisikal na katangian ng ilaw at bagay na nailalarawan ng mga mekanika ng kabuuan, nangangako ng mas mabilis at mas mahusay na mga paraan upang makipag-usap, makalkula at makita ang mga bagay at materyales kumpara sa mga network na kasalukuyang ginagamit para sa pagkalkula at komunikasyon.

Inilarawan sa journal Mga komunikasyon ng kalikasan, ang node ay binubuo ng maraming mga haligi na 120 nanometers lamang ang taas. Ang mga poste ay bahagi ng isang platform na naglalaman ng atomically manipis na mga layer ng semiconductor at mga magnetikong materyales.

Ang array ay idinisenyo upang ang bawat haligi ay nagsisilbing isang marker ng lokasyon para sa isang estado ng kabuuan na maaaring makipag-ugnay sa mga photon, at ang mga kaugnay na mga photon ay maaaring potensyal na makipag-ugnay sa iba pang mga lokasyon sa aparato – at may mga katulad na array sa ibang lugar. Ang potensyal na ito para sa pagkonekta ng mga node ng kabuuan sa pamamagitan ng isang malayuang network ay gumagamit ng konsepto ng pagkakagulo, isang kababalaghan ng mga mekanika ng kabuuan na sa pinaka pangunahing antas ay naglalarawan kung paano nauugnay ang mga katangian ng mga maliit na butil sa antas ng subatomic.

“Ito ang simula ng paglikha ng isang uri ng pagpaparehistro, kung nais mo, kung saan ang iba’t ibang mga lugar na spatial ay maaaring mag-imbak ng impormasyon at makipag-ugnay sa mga photon,” sabi ni Nick Vamivakas, isang propesor ng quantum optics at quantum physics sa Rochester.

Sa “miniaturization ng kwantum computer”

Ang proyekto ay batay sa gawaing isinagawa ng laboratoryo ng Vamivakas sa mga nagdaang taon gamit ang tungsten disselenide (WSe2) sa tinaguriang van der Waals heterostrukture. Sa gawaing ito, ang mga layer ng mga mala-atomikong materyal sa tuktok ng bawat isa ay ginagamit upang lumikha o makunan ng mga solong poton.

Ang bagong aparato ay gumagamit ng isang bagong pagkakahanay ng WSe2, na naka-mount sa mga poste, na may isang pinagbabatayan, lubos na reaktibo na layer ng chromium triode (CrI3). Kung saan ang mga atomikong manipis na layer ng 12 microns ay hawakan, ang CrI3 ay nagbibigay ng isang singil sa kuryente sa WSe2, na lumilikha ng isang “butas” sa tabi ng bawat haligi.

Sa dami ng physics, ang isang butas ay nailalarawan sa pamamagitan ng kawalan ng isang electron. Ang bawat butas na positibong sisingilin ay mayroon ding binary magnet na hilaga / timog na mga pag-aari na nauugnay dito, kaya’t ang bawat isa ay isang nanomagnet din.

Kapag ang aparato ay naliligo sa ilaw ng laser, nagaganap ang mga karagdagang reaksyon na nagko-convert ng mga nanomagnet sa magkakahiwalay na mga aktibong optikong pag-ikot na array na naglalabas at nakikipag-ugnay sa mga photon. Habang ang klasikal na pagproseso ng impormasyon ay nagsasagawa ng mga piraso na may mga halaga ng alinman sa 0 o 1, ang mga estado ng spin ay maaaring sabay na i-encode ang parehong 0 at 1, na nagpapalawak ng mga kakayahan sa pagproseso ng impormasyon.

“Ang kakayahang kontrolin ang oryentasyon ng pag-scroll sa butas na may ultra-manipis at malaking 12-micron CrI3 na pumapalit sa pangangailangan na gumamit ng panlabas na mga magnetic field ng higanteng mga magnetic coil na katulad ng ginagamit sa mga sistema ng MRI,” sabi ng nangungunang may-akda at nagtapos na mag-aaral na si Arunabh Mukherjee. “Mapapabuti nito ang miniaturization ng isang computer na kabuuan batay sa mga solong-hole spinner. «

Nauna pa rin: pagkalito sa isang distansya?

Dalawang pangunahing hamon na kinakaharap ng mga mananaliksik sa paglikha ng aparato.

Ang isa ay ang paglikha ng isang hindi gumagalaw na daluyan kung saan maaaring gumana ang isa sa lubos na reaktibo na CrI3. Nagkaroon ng pakikipagtulungan sa Cornell University. “Marami silang karanasan sa pagtatrabaho sa chromium triode, at mula noong unang beses namin itong nagtatrabaho, napagkasunduan namin ang aspektong ito sa kanila,” sabi ni Vamivakas. Halimbawa, ang paggawa ng CrI3 ay ginawa sa mga kahon ng daliri na puno ng nitrogen upang maiwasan ang pagkasira ng oxygen at kahalumigmigan.

Ang isa pang problema ay upang matukoy lamang ang wastong pagsasaayos ng mga haligi upang matiyak na ang mga butas at twists na nauugnay sa bawat haligi ay maaaring maayos na nakarehistro upang tuluyang kumonekta sa iba pang mga node.

At ito ang susunod na pangunahing gawain: upang makahanap ng isang paraan upang idirekta ang mga photon sa isang mahabang distansya sa pamamagitan ng optical fiber sa iba pang mga node, habang pinapanatili ang kanilang mga katangian ng paghabi.

“Hindi pa kami nakakagawa ng isang aparato upang itaguyod ang naturang pag-uugali,” sabi ni Vamivakas. “Pababa na.”

Sanggunian: “Ang pagmamasid sa mga kinokontrol na site ng mga naisalokal na mga sisingilin na exciton sa CrI3/ WSe2 Heterostructure ”ni Arunabha Mukherjee, Kamran Shayan, Lizhong Li, Jie Shan, Kin Fai Mak at A. Nick Vamivakas, Oktubre 30, 2020, Mga komunikasyon ng kalikasan.
DOI: 10.1038 / s41467-020-19262-2

Bilang karagdagan kina Vamivakas at Mukherjee, ang iba pang mga kapwa may-akda ng artikulo ay kasama ang nangungunang may-akda na sina Kamran Shayan ng Vamivakas Laboratory at Lijong Li, Jie Shan at Kin Fai Mak ng Cornell University.

Sinuportahan ng National Science Foundation, ng Air Force Research Office at ng Ministry of Energy ang proyekto sa pamamagitan ng pagpopondo.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang paglulunsad ng NASA Walnops rocket ay makikita sa East America

Mapa ng visibility ng Kinnet-X. Kredito: NASA A. Mission upang tuklasin ang transportasyon sa kalawakan gamit ang enerhiya a NASA Ang rocket na tunog...

Bakit kaya mahirap magamot ang COVID-19? Isang Komprehensibong Pagsuri sa Alam Namin

Lumalagong Mga Punto ng Katibayan ng Hindi Karaniwang Nakakahawang Profile Isang komprehensibong pagsusuri ng alam namin COVID-19 at kung paano ito gumagana ay nagmumungkahi na...

Nakikita ng NASA ang mga alon sa ibabaw ng dagat [Video]

Ang mga alon sa loob, o mga papasok na alon, ay maaaring umabot ng daan-daang mga paa sa ibaba ng ibabaw ng karagatan, ngunit...

Mga Kamangha-manghang Dinosauro na Naghahanap ng Kadiliman

Muling pagbuo ng Shuvuuia deserti artist. Kredito: Viktor Radermaker Ang maliit na dinosauro na nakatira sa disyerto ng Shuvuuia ay may natatanging paningin at...

Ang “Molecular glue” ay nagdaragdag ng kahusayan at ginagawang mas maaasahan ang pereskite solar cells sa paglipas ng panahon

Ginamit ng mga mananaliksik ang self-assemble na solong-layer na "molekular na pandikit" upang patigasin ang mga interface sa pereskite solar cells upang gawing mas...

Newsletter

Subscribe to stay updated.