Razvijen ultrasenzibilni mikrotalasni detektor
U pitanju je tehnologija koja, između ostalog, omogućava kvantne računare sledeće generacije. Međunarodni istraživački tim iz POSTECH iz Južne Koreje, Raytheon BBN Technologies, Harvard University, i Massachusetts Institute of Technology u SAD, Barcelona Institute of Science and Technology u Španiji, i National Institute for Materials Science u Japanu, zajedno su razvili ultrasenzibilne senzore koji mogu da otkriju mikrotalase sa najvećom teoretski mogućom osetljivošću.
Zajednički međunarodni poduhvat
Nalazi istraživanja, objavljeni u istaknutom međunarodnom akademskom časopisu Nature, skreću pažnju kao tehnologija koja omogućava komercijalizaciju sledeće generacije novih tehnologija, uključujući kvantne računare. Mikrotalasi se koriste u širokom spektru naučnih i tehnoloških oblasti, uključujući mobilne komunikacije, radar i astronomiju. Od nedavno se aktivno sprovodi istraživanje za otkrivanje mikrotalasa izuzetno visoke osetljivosti za kvantne tehnologije sledeće generacije, kao što su kvantno računanje i kvantna komunikacija. Trenutno se mikrotalasna snaga može otkriti pomoću uređaja koji se naziva bolometar. Bolometar se obično sastoji od tri materijala: materijala za elektromagnetnu apsorpciju, materijala koji pretvara elektromagnetne talase u toplotu i materijala koji generisanu toplotu pretvara u električni otpor. Bolometar izračunava količinu apsorbovanih elektromagnetnih talasa koristeći promene u električnom otporu. Korišćenjem semiconductor-based dioda kao što su silicijum i galijum arsenid u bolometru, osetljivost najsavremenijeg komercijalnog bolometra koji radi na sobnoj temperaturi ograničena je na 1 nanovat (1 milijarditi deo vata) u proseku u sekundi .
Istraživački tim je prekoračio ovu granicu inovirajući aspekt materijala i strukturu uređaja. Prvo, tim je koristio grafen kao materijal za apsorpciju elektromagnetnih talasa. Grafen se sastoji od jednog sloja atoma ugljenika i ima vrlo mali elektronski toplotni kapacitet. Mali toplotni kapacitet znači da čak i ako se malo energije apsorbuje, to uzrokuje veliku temperaturnu promenu. Fotoni u mikrotalasnoj pećnici imaju vrlo malo energije, ali ako ih apsorbuje grafen, mogu prouzrokovati znatan porast temperature. Problem je što se temperatura u grafenu veoma brzo smanjuje, što otežava merenje promene. Da bi rešio ovaj problem, istraživački tim je usvojio uređaj nazvan Josephson spoj. Ovaj kvantni uređaj, sastavljen od superconductor-graphene-superconductor (SGS), može električnim procesom da detektuje promene temperature u roku od 10 pikosekundi. To omogućava otkrivanje temperaturnih promena u grafenu i električnog otpora koji je rezultat toga.
Kombinujući ove ključne sastojke, istraživači su postigli ekvivalentnu snagu buke od 1 aV/Hz1/2, što znači da uređaj može da reši 1 aW (1 bilioniti deo vata) u sekundi.
Studija je značajna po tome što je uspostavila skalabilnu tehnologiju koja omogućava kvantne uređaje sledeće generacije. Takođe je razvila bolometar tehnologiju koja meri koliko se mikrotalasnih fotona apsorbuje u jedinici vremena.
Izvor: Scitechdaily
