опубликована в журнале Nature Communications....

" /> Мета-атомы помогут бесконечно хранить запертый свет Версия для слабовидящих
Мета-атомы помогут бесконечно хранить запертый свет Печать Email
Новости об инновациях
08.12.2015

Ученые из Коимбрского университета в Португалии предложили теоретическую модель «мета-атома», способного хранить «бит» света бесконечно долго. Неизбежные потери в подобной системе предложено компенсировать усилением, аналогичным усилению излучения в лазерах. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Хранение запертого в некоторой структуре света является необходимым условием создания оптических компьютеров, основанных на передаче и обработке информации не электронами, а фотонами. Предлагаемые традиционно для этого устройства основаны на использовании барьеров для света в виде зеркал или фотонных кристаллов. Однако из-за волновой природы света и необходимости взаимодействовать с ним в процессе вычислений достичь с помощью обычных методов бесконечно долгого хранения информации невозможно даже теоретически.

Снимок моделирования эволюции электрического поля в мета-атоме. Изображение: Sylvain Lannebère & Mário G. Silveirinha, Nature Communications, 2015

В последнее время, однако, развиваются альтернативные подходы к решению этой проблемы. Они основаны на использовании открытых резонаторов специальной формы. Такие структуры, хотя формально и не имеют непроходимых для света преград, устроены таким образом, что способны удерживать свет в течение очень долгого времени. Впервые они были рассмотрены теоретически еще в 1929 году Джоном фон Нейманом и Юджином Вигнером, а впоследствии неоднократно исследовались и другими учеными.

Авторы новой работы развивают эти идеи, предлагая использовать в качестве хранителя света так называемый «мета-атом» — наноразмерную структуру, обладающую свойствами атома в том смысле, что, как и атом, ее энергия может иметь только совершенно определенный дискретный набор значений — говорят, что энергия такой структуры квантуется. В отличии от обычного атома, однако, мета-атом в возбужденном состоянии способен удерживать внутри себя определенное количество излучения, которое оказывается как бы запертым и может рассматриваться как записанный «бит» информации.

Интересно, что подбором свойств материалов мета-атома удается достичь эффекта, когда свет, падающий на него, способен проникнуть внутрь, но часть излучения обратно выйти не может. Это достигается за счет использования нелинейных эффектов — длина волны света в мета-атоме зависит от его интенсивности. У падающего света длина волны такова, что он практически беспрепятственно проникает внутрь, но с ростом интенсивности, то есть в процессе накопления света в мета-атоме, длина его волны уменьшается и в конце концов достигает критической величины, при которой свет больше не может выйти за пределы структуры. Как это выглядит в численном моделировании можно посмотреть на анимации (.gif, 10Mb).

Если бы используемые материалы были идеальными, то согласно аналитическим и численным расчетам, свет мог бы удерживаться в подобном мета-атоме сколь угодно долго. На практике, однако, любой материал обладает поглощением, что приводит к потерям энергии излучения. Чтобы побороть эту проблему, ученые предлагают использовать в ядре мета-атома среду, способную усиливать свет, аналогично тому, как усиливается излучение в лазерах. Авторы утверждают, что можно подобрать коэффициент усиления так, чтобы интенсивность света в предложенной ими структуре не уменьшалась. Таким образом, можно на практике достичь бесконечно долгого хранения оптической информации в веществе.

Еще одной проблемой, решенной теоретиками, стало извлечение хранимого «бита» света в нужный момент. Для этого на мета-атом подается еще один импульс излучения определенной формы. Как происходит извлечение хранимой оптической информации из мета-атома в моделировании можно посмотреть здесь(.gif, 17Mb).

Авторы надеются, что предложенный ими механизм будет полезен при разработке полностью оптической памяти, необходимой для создания в будущем сверхбыстрых фотонных компьютеров. Однако сложность экспериментальной реализации описанного мета-атома на данный момент оценить непросто. Еще труднее сравнить его преимущества и недостатки с альтернативными схемами. Ответить на вопрос о практической пригодности новой схемы смогут только будущие эксперименты.

Автор: Артем Коржиманов

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2015/meta-atomy-pomogut-beskonechno-khranit-zapertyi-svet

 
Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта
incest xxx free rarefilm.net