Физики показали, как сократить энергопотребление квантовых устройств больше чем на 50%
Краткое резюме
Учёные из России нашли способ снизить энергопотребление в квантовых устройствах более чем на 50% за счёт уменьшения необходимой мощности лазера для запуска колебаний в микрорезонаторах. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Applied.
Учёные из России обнаружили метод снижения энергопотребления в квантовых устройствах более чем на 50%. Они смогли уменьшить необходимую мощность лазера для запуска оптических параметрических колебаний в микрорезонаторах — небольших кольцевых чипах, которые играют важную роль в квантовых технологиях. Эти микрорезонаторы используются при создании компактных и энергоэффективных устройств, включая квантовые компьютеры.
Микрорезонаторы представляют собой миниатюрные оптические накопители света в форме кольца, изготовленные из кремния или других материалов. Они являются ключевым компонентом в разработке эффективных оптических приборов. Особое внимание заслуживают резонаторы, способные нелинейно преобразовывать излучение.
Группа учёных из Российского квантового центра, МФТИ, Физического института им. П. Н. Лебедева РАН и МГУ провела исследование интегральных кольцевых микрорезонаторов. Они изучали возможность возбуждения в них вырожденных оптических параметрических колебаний — явления, при котором излучение взаимодействует с нелинейной системой, порождая новую моду излучения на другой частоте. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Applied.
В ходе работы учёные применили бихроматическую накачку, воздействуя на резонатор излучением с двумя различными длинами волн. В зависимости от мощности внутри резонатора, это может привести к возникновению неклассических состояний света или параметрического сигнала с двумя стабильными фазовыми состояниями. Резонаторы с такими свойствами находят применение в когерентных машинах Изинга и генераторах сжатого света, используемых в фотонных и квантовых вычислениях.
Основной проблемой при возбуждении сигнальной моды с бистабильной фазой является высокое энергопотребление. Для решения этой проблемы авторы исследования определили условия, необходимые для генерации сигнальной моды с минимальными энергозатратами.
«Наша цель — разработка компактных устройств, которые можно будет применять за пределами лаборатории», — отметила Надежда Татаринова, аспирант кафедры Российского квантового центра в МФТИ.