Uusi silta kvanttiverkoille

22.09.2026

CCNY_muuntavat_mikroaallot_valoksi_2D-magneettien_avulla-400-t.jpgNew Yorkin City Collegen fyysikot ovat osoittaneet uuden tavan siirtää mikroaaltosignaaleja valoon käyttämällä magneettisia aaltoja kerrostetun puolijohteen sisällä.

Työ luo materiaalialustan rajapintojen rakentamiseksi, jotka voisivat jonain päivänä yhdistää kvanttitietokoneita optisten verkkojen kautta. Tutkimusta, jonka otsikko on "Mikroaalto-optinen siirto magnoni-eksitonikytkennällä", johti CCNY:n nano- ja mikrofotoniikan laboratorio (LaNMP ), jota johtaa fysiikan professori Vinod M. Menon.

Monet nykyajan johtavista kvanttiprosessoreista toimivat mikroaaltosignaaleilla, kun taas valo soveltuu paljon paremmin informaation siirtämiseen pitkien matkojen päähän optisen kuidun kautta. Näiden kahden yhdistäminen vaatii muuntimen: laitteen, joka muuntaa signaalin taajuusalueelta toiselle säilyttäen samalla sen kuljettaman informaation.

Tutkimusryhmä kääntyi kromisulfidibromidin (CrSBr) puoleen, joka on kerrostettu magneettinen puolijohde. Mikroaaltojen ohjaamana kiteen atomien magneettiset momentit liikkuvat yhdessä tuottaen aaltoja, jotka tunnetaan magnoneina. Nämä aallot siirtävät eksitonien, sitoutuneiden elektroniparien ja aukkojen, energioita, jotka ovat vahvasti vuorovaikutuksessa valon kanssa.

Tämän seurauksena kiteestä heijastunut laservalo poimii koherentin optisen signaalin, joka seuraa mikroaallon ohjausta. Lähestymistapa hyödyntää erityisen voimakasta valon ja aineen välistä vuorovaikutusta lähellä eksitoniresonansseja.

Muunnos toimi noin 300 megahertsin mikroaaltotaajuusikkunassa, ja sen toimintataajuutta voitiin virittää käytetyllä magneettikentällä. Tutkijat havaitsivat vaikutuksen massakiteessä ilman optista tai mikroaaltoresonaattoria, joita yleensä käytetään vuorovaikutuksen tehostamiseksi.

Taajuusmuunnos on rutiinia nykyaikaisessa televiestinnässä. Kvanttisignaalien muuntaminen on paljon vaativampaa: hyödyllisen kvanttirajapinnan on toimittava erittäin tehokkaasti ja samalla lähes ilman kohinaa. Useiden alojen tutkijat etsivät erilaisia fysikaalisia mekanismeja ja materiaalialustoja näiden vaatimusten täyttämiseksi.

"CrSBr:n erityinen etu on sen kerrosrakenne, joka antaa meille huomattavaa vapautta laitesuunnittelussa ja integroinnissa", sanoo tutkimusta johtanut postdoc-tutkija Pratap Chandra Adak . "Näitä materiaaleja voidaan ohentaa vain muutamaan kerrokseen säilyttäen samalla niiden keskeiset magneettiset ja optiset ominaisuudet. Tämä avaa mahdollisuuksia vahvistaa vuorovaikutuksia ja rakentaa kompaktimpia laitteita."

Tämä koe määrittää mikroaaltomuunnoksen optiseksi. Pidemmän aikavälin tavoite, yksittäisten kvanttitilojen siirtäminen, vaatii huomattavia tehokkuuden parannuksia ja kohinan hallintaa.

"Minua innostaa potentiaali rakentaa näiden tulosten pohjalta", Menon sanoi. "CrSBr yhdistää vahvat optiset vuorovaikutukset ja mikroaaltotaajuusmagnetismin samassa kiteessä. Kerrostettujen magneettisten materiaalien perheen laajentuessa meillä on enemmän mahdollisuuksia löytää hyödyllisiä ominaisuuksien yhdistelmiä ja suunnitella uusia optomagneettisia laitteita."

Aiheesta aiemmin:

Mikropallopari muuttaa mikroaallot valoksi

Magneettinen materiaali voi hallita valoa
22.09.2026Uusi silta kvanttiverkoille
22.09.2026Magneettikentät antavat uuden käänteen pintakemiaan
21.09.2026Spintroniikkapiirit energiatehokkaaseen tekoälyyn
21.09.2026Korkeajännitteinen kaksisuuntainen SiC-fetti
21.09.2026Molekyyliantennit tehostavat molekyylikytkimiä
19.09.2026Ensimmäinen havainto äänen kvanttihypystä
18.09.2026Yksi materiaali injektoi varauksen p- ja n- puolijohteisiin
18.09.2026Topologisia polarisaation rakenteita atominohuessa puolijohteessa
18.09.2026Nopeat elektronit surffaavat plasma-aalloilla
17.09.2026Fotonien muokkaus luotettavaa kvanttiviestintää varten
17.09.2026Kaksoislöytö plasmonisille nanolasereille
17.09.2026Klassisesta valosta kvanttikone
17.09.2026Molekyylisia magneettisia ja yksittäisten elektronien muisteja
16.09.2026Magnetismi ja sähköinen polarisaatio samassa materiaalissa
16.09.2026Topologisten magneettien suunnittelua
16.09.2026Fononien kiraalisuuden vaihtaminen sähköllä
15.09.2026Helium ja timantti luovat uusia kvanttilaskennan konsepteja
15.09.2026Sähkökenttä kääntää fononikiraalisuuden ferroelektrisessä kiteessä
14.09.2026Uusi tapa hallita infrapunavaloa reaaliajassa
14.09.2026Taikakulmagrafeeni kytkee päälle ja pois
14.09.2026Nanoskaalaiset multiferroiset tie tehokkaalle magneettimuistiteknologialle
12.09.2026Muistin hinta: miten organismit tasapainottavat ajattelua ja aistimista
11.09.2026Tuhat kertaa nopeammat operaatiot kvanttilaskentaan
11.09.2026Ultranopeat elektronit paljastavat ionisoivan säteilyn signaalin
11.09.2026Elektronien vuorovaikutuksista todellisissa kvanttimateriaaleissa
10.09.2026Puolijohde ja metapinta tehostavat epälineaarista valopolarisaatiota
10.09.2026Superfluidipohjainen kubittisuunnittelma
09.09.2026Valo luo nanomittakaavan magnetismia
09.09.2026Erittäin ohuita materiaalipinoja kiilteen avulla
08.09.2026Uusi kubittiarkkitehtuuri mahdollistaa nopeammat ja tarkemmat toiminnot
08.09.20263D-tulostuksella parempia virtausakkujen elektrodeja
08.09.2026Wigner-kiteiden monimuotoinen fysiikka
07.09.2026Uusi monimuotoinen Hall-ilmiö
07.09.2026Ledivalot vieläkin tehokkaimmiksi
07.09.2026MEMS-peili ohjaa valoa kolmiulotteisesti
05.09.2026LEDit antavat arkeologeille uutta valoa
04.09.2026Akustiset aallot suojaavat kvanttibittejä
04.09.2026Multipleksoitu kvanttifotoninen rajapinta
04.09.2026Kvanttikylpy synkronoi kaukaisia kubitteja
04.09.2026Miten nanokuvio vangitsee valon energian
03.09.2026Tehokkaampi TFET tuleville integroiduille piireille
03.09.2026Tutkijat kuvaavat ensimmäisiä hetkiä matkalla valosta sähköön
03.09.2026Kaksoisraon koe atomitasolla
02.09.2026Uusi transistori tuo korkean jännitteen mikrosirujen mittakaavaan
02.09.2026Pieni puristus antaa vihjeitä epätavallisesta magneetista
02.09.2026Kovalenttisesti silloitettu rajapinta orgaanislle transistoreille
01.09.2026Uudenlainen polymeeri, jolla on kaksi puolta ja kierre
01.09.2026Liuosprosessilla tehty polaritonilaseri
01.09.2026Magnonit synkronoituvat ulkoisten signaalien kanssa
31.08.2026Atomitason muutoksilla notkeampaa langatonta teknologiaa
31.08.2026Mikrokammoilla useampia tarkkoja taajuuksia
31.08.2026Bakteereista eläviä transistoreita
31.08.2026Uudenlainen äärimmäisen kylmä ja erittäin tehokas valokuitu
28.08.2026Magneettisesti levitoituva kvanttibitti
28.08.2026Galliumnitridin kontaktit monen mutkan takana
28.08.2026Uusi ainesosa kvanttilaskennalle: kryptonkaasu
27.08.2026Kookkaampi kvanttiteknologia auttaa havaitsemaan heikkoja fotoneja
27.08.2026Yksittäisiä fotonilähteitä kvanttiviestintää varten
27.08.2026Ohutkalvot reagoivat alustansa kanssa
26.08.2026Tyhjiöfluktuaatio tehostaa suprajohtavuutta
26.08.2026Vikakemia avaa nopean ionikuljetuksen
26.08.2026Kryogeenisien rakenteiden sähköistä kytkentää
25.08.20263D-muistin luotettavuusongelman ratkaisu happitunnelilla
25.08.2026Kvanttista tunnistusta ja elektronimikroskopiaa
25.08.2026Algoritmit suunnittelemaan fotonisia piirejä
24.08.2026Mikroelektroniikan suorituskyvyn ennustaminen fysiikkaan perustuvan tekoälyn avulla
24.08.2026Keraamisia aaltojohdelasereita 3D-tulostuksella
24.08.2026Ihmismäinen kosketustunto robotteihin ja proteeseihin
22.08.2026Rauta täydentämään vetyä energiankantajana
21.08.2026Uusia materiaaliratkaisuja valon ohjailuun
21.08.2026Grafeenin nanorypyt voivat muokata sähköisyyttä
20.08.20262D-materiaalista löytyi hitaita elektroneita
20.08.2026Aivoista inspiroituneita komponentteja
20.08.2026Tutkijat seuraavat antiferromagneettisten skyrmionien vuorovaikutusta
19.08.2026Tekoälylle ohjelmoitava transistori
19.08.2026Maailman ensimmäinen puolijohdemaseri
19.08.2026Valon muotoilu ennennäkemättömällä tavalla
18.08.2026Mitä on vibroniikka?
18.08.20262D-materiaalista transistorieita 300 mm:n kiekolle
18.08.2026Fyysikot tunnistivat puhtaan metallin resistiivisyyden ylärajan
17.08.2026Tutkijat määrittelevät uuden rajan kvanttimateriaaleissa
17.08.2026Kuinka läheisyys varastaa energiaa nanoresonaattoreilta
17.08.2026Yllätys kun valo sammuu
15.08.2026Luonnosta mallia tulevaisuuden mikroroboteille
14.08.2026Valon kanavointia ilman aaltojohteita
14.08.2026Kvanttikiteiden optinen hehku
13.08.2026Tehdä huoneenlämmössä toimivaa kvanttimateriaalia
13.08.2026Älykäs ja muistava molekyylianturi
13.08.2026Auringonvalon synnyttämä kvanttilomittuminen
12.08.2026Tavoitteena atomisen ohuita transistoreita
12.08.2026Elektronimajakka valaisee uutta fysiikkaa
12.08.2026Uusi ulottuvuus optisessa laskennassa
11.08.2026Ilmassa vakaita erittäin ohuita suprajohteita
11.08.2026Kvanttilomittuminen: Schrödingerin muurahaiskeko
11.08.2026Nanoputket ja nanosuikaleet tehostavat nopeaa energian varastointia
10.08.2026Newtonin kehto tehostamaan kvanttilaskentaa
10.08.2026Älykkäitä molekyylejä antureille ja prosessoreille
07.08.2026Saada lämpö käyttäytymään datan tavoin
07.08.2026Vaihtoehto kuparisille nanosirujohteille
07.08.2026Probabilistisia spintronisia prosessoreita

Näytä lisää »