Münchenin teknisen yliopiston (TUM) tutkijoiden vetämä kansainvälinen tutkijaryhmä on onnistunut sijoittamaan valonlähteitä atomisesti ohuisiin materiaalikerroksiin vain muutaman nanometrin tarkkuudella. Uusi menetelmä mahdollistaa monenlaisten sovellusten käyttämisen kvanttitekniikoissa älypuhelimien kvanttiantureista ja transistoreista uusiin tiedonsiirtoteknologioihin.
Nykyiset piirit luottavat elektroniin informaation kantajana. Tulevaisuudessa fotonit, jotka siirtävät informaatiota valon nopeudella, pystyvät hoitamaan tämän tehtävän fotonipiireissä. Kvanttivalolähteitä, jotka sitten yhdistetään kvanttivalokuitukaapeleihin ja ilmaisimiin, tarvitaan perusrakennuslohkoina tällaisille uusille siruille.
- Tämä on ensimmäinen ja tärkeä askel kohti optisia kvanttitietokoneita. Tulevia sovelluksia varten valonlähteet on kytkettävä fotonipiirien kanssa esimerkiksi aaltojohteisiin, jotta valopohjaiset kvanttilaskelmat olisivat mahdollista, kertoo tutkimuksen pääkirjoittaja Julian Klein.
Kriittinen kohta tässä on valolähteiden tarkka ja tarkasti hallittavissa oleva sijainti. On mahdollista luoda kvanttivalolähteitä tavanomaisiin kolmiulotteisiin materiaaleihin, kuten timanttiin tai piihin, mutta niitä ei voida sijoittaa tarkasti näihin materiaaleihin.
TUM:n tutkijat käyttivät lähtöaineenaan kerrosmaista puolijohdetta molekyylidisulfidia (MoS2). Se on vain kolme atomia paksu. Optisesti aktiivisten vikojen aikaansaamiseksi halutuille kvanttivalolähteille molybdeeni- tai rikkiatomit napautetaan tarkasti pois kerroksesta. Nämä vikakohdat ovat sitten ansoja eksitoneille eli elektroni-aukko -pareille, jotka sitten emittoivat halutut fotonit.
San Diegon yliopiston tutkijat ovat puolestaan kehittäneet maailman ohuimman aaltojohteen, joka koostuu kolmesta kerroksesta atomeja. Työ osoittaa, että optisia laitteita voidaan pienentää selvästi nykyistä pienemmäksi. Tämä voisi johtaa esimerkiksi tiheämpien ja tehokkaampien fotonisirujen kehittämiseen.
Uudella aaltoputkella on paksuutta noin kuusi angstromia. Se on noin 500 kertaa ohuempi kuin fotonisirulla nykyisin olevat optiset aaltojohteet. Aaltoputki koostuu volframidisulfidin kerroksesta ja siihen on kuvioitu nanomittaisia reikiä, jolloin muodostuu fotoninen kide.
Erityistä tässä kiteessä on, että eksitonit ovat huoneenlämpötilassa. Nämä eksitonit tuottavat vahvan optisen vasteen, jolloin kiteen taitekerroin on noin neljä kertaa suurempi kuin sen pintaa ympäröivä ilma. Toinen erityispiirre on, että aaltojohto kanavoi näkyvää valoa.
Kiteen nanoaukkojen ansiosta valo voi sirota myös kohtisuoraan tasoon nähden, jolloin sitä voidaan havaita ja tutkia. Aukkoryhmän jaksollisuus mahdollistaa myös rakenteen resonaattorina toimimisen.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 15.8.2019
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
