Исследователи успешно продвигаются к созданию новых оптических технологий, использующих «наноструктурированные метаматериалы», способные к ультра-эффективной передачи света. Они могут быть применены в передовых солнечных элементах и квантовых вычислениях, сообщает «PC-News.info».

Метаматериал состоит из слоёв серебра, оксида титана и крошечных компонентов, называемых квантовыми точками — резко меняющими свойства света. Свет становится «гиперболическим», благодаря чему увеличивается его выход из квантовых точек.

Такие материалы могут найти применение в солнечных батареях, светодиодах и гораздо более мощной квантовой обработки информации, чем современные компьютеры.

«Изменение топологии поверхности с помощью метаматериалов представляет собой принципиально новый маршрут для манипулирования светом», — сказал Евгений Нариманов, профессор электротехники и вычислительной техники в Университете Пердью.

Все результаты, касаемые данного исследования были подробно изложены в статье, опубликованной 13-го апреля 2012-го года в журнале «Science».

Такие метаматериалы могут сделать возможным использование одиночных фотонов (мельчайшие частицы, входящих в состав света) для коммутации и маршрутизации в будущих компьютерах. В то время, как использование фотонов позволило бы значительно ускорить компьютеры и телекоммуникации, обычные фотонные устройства не могут быть уменьшены, так как длина волны света слишком велика, чтобы уместиться в крошечных компонентах, необходимых для интегральных схем.

«Например, длина волны используемая для телекоммуникаций составляет 1,55 микрона, что примерно в 1000 раз превышает длину волны, используемой в современной микроэлектронике», — сказал Нариманов.

Однако, благодаря наноструктурированным метаматериалам становится возможным уменьшить размер фотонов и длину волны света, что позволяет создавать новые типы устройств для нанофотоники.

Данная работа была выполнена исследователями из «Queens», Городского университета Нью-Йорка (City University of New York — CUNY), Университета Пердью (Purdue University) и Альбертского университета (University of Alberta). Экспериментальные исследования проводились под руководством команды «CUNY», в то время как теоретическая работа проводилась в Альбертском и Университете Пердью.

Авторами статьи, опубликованной в журнале «Science», являются исследователи из «CUNY», а именно: Хариш Кришнамурти и Винод Менон. Исследователи из Альбертского университета: Зубин Яков и Нариманов Евгений. Зубин, бывший докторант при Университете Пердью проводил совместную работу с Наримановым.

Этот подход может помочь учёным в разработке «квантовых информационных систем» гораздо более мощных, чем современные компьютеры. Такие квантовые компьютеры использовали бы в своих интересах явление, описанное в квантовой теорией, как «запутанность». Вместо одного состояния и нуля, существует множество возможных промежуточных «запутанных квантовых состояний».

Исследование финансируется Национальным научным фондом (National Science Foundation) и «U. S. Army Research Office».