ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัย Aston (อังกฤษ) Mikhail Sumetsky และวิศวกรวิจัยจาก ITMO University (มหาวิทยาลัยวิจัยเทคโนโลยีสารสนเทศ กลไกและเลนส์แห่งชาติเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก) Nikita Toropov ได้สร้างเทคโนโลยีที่ใช้งานได้จริงและราคาไม่แพงสำหรับการผลิตช่องแสงขนาดเล็กที่มีความแม่นยำสูงเป็นประวัติการณ์ ไมโครเรโซเนเตอร์สามารถกลายเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม ซึ่งรายงานเมื่อวันศุกร์ที่ 22 กรกฎาคมที่ผ่านมา โดยพอร์ทัลวิทยาศาสตร์ยอดนิยม "เชรดัก" โดยอ้างอิงถึงบริการกดของ ITMO
ความเกี่ยวข้องของงานในด้านการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าปัญหาที่สำคัญมากจำนวนหนึ่งไม่สามารถแก้ไขได้โดยใช้คอมพิวเตอร์คลาสสิกรวมถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในช่วงเวลาที่เหมาะสม เรากำลังพูดถึงปัญหาของควอนตัมฟิสิกส์และเคมี การเข้ารหัส ฟิสิกส์นิวเคลียร์ นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะกลายเป็นส่วนสำคัญของสภาพแวดล้อมการคำนวณแบบกระจายในอนาคต การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมในรูปแบบของวัตถุจริงเป็นหนึ่งในปัญหาพื้นฐานของฟิสิกส์ในศตวรรษที่ 21
การศึกษาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียเกี่ยวกับการผลิตช่องแสงขนาดเล็กได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Optics Letters “เทคโนโลยีนี้ไม่ต้องการการติดตั้งระบบสุญญากาศ เกือบจะปราศจากกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการบำบัดสารละลายโซดาไฟ ในขณะที่ราคาค่อนข้างถูก แต่สิ่งที่สำคัญที่สุดคือนี่เป็นอีกก้าวหนึ่งในการปรับปรุงคุณภาพของการส่งและประมวลผลข้อมูล การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมและเครื่องมือวัดที่มีความละเอียดอ่อน” แถลงข่าวจาก ITMO University กล่าว
microcavity แบบออปติคัลเป็นกับดักแสงชนิดหนึ่งในรูปแบบของใยแก้วนำแสงที่หนาขึ้นด้วยกล้องจุลทรรศน์ขนาดเล็กมาก เนื่องจากโฟตอนไม่สามารถหยุดได้ จึงจำเป็นต้องหยุดการไหลของโฟตอนเพื่อเข้ารหัสข้อมูล นี่คือสิ่งที่กลุ่มของ microcavities ออปติคัลใช้สำหรับ ด้วยเอฟเฟกต์ "Whispering Gallery" สัญญาณจึงช้าลง เมื่อเข้าไปในตัวสะท้อน คลื่นแสงจะสะท้อนจากผนังและบิดเบี้ยว ในขณะเดียวกันเนื่องจากตัวสะท้อนที่โค้งมนทำให้แสงสะท้อนอยู่ภายในได้เป็นเวลานาน ดังนั้นโฟตอนจึงเคลื่อนที่จากเครื่องสะท้อนเสียงหนึ่งไปยังอีกเครื่องหนึ่งด้วยความเร็วที่ต่ำกว่ามาก
เส้นทางแสงสามารถปรับได้โดยการเปลี่ยนขนาดและรูปร่างของเรโซเนเตอร์ เมื่อพิจารณาถึงขนาดของโพรงเล็กๆ ซึ่งน้อยกว่าหนึ่งในสิบของมิลลิเมตร การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของอุปกรณ์ดังกล่าวจะต้องมีความแม่นยำอย่างยิ่ง เนื่องจากข้อบกพร่องใดๆ บนพื้นผิวของโพรงขนาดเล็กอาจทำให้เกิดความโกลาหลในโฟตอนฟลักซ์ได้ มิคาอิล ซูเมทสกี้เน้นย้ำว่า "ถ้าแสงหมุนเป็นเวลานาน แสงจะเริ่มรบกวน (ขัดแย้ง) กับตัวมันเอง" - ในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาดในการผลิตเครื่องสะท้อนเสียง ความสับสนจะเริ่มขึ้น จากนี้ไปคุณจะได้รับข้อกำหนดหลักสำหรับตัวสะท้อน: ส่วนเบี่ยงเบนขั้นต่ำของขนาด"
ไมโครเรโซเนเตอร์ซึ่งผลิตโดยนักวิทยาศาสตร์จากรัสเซียและบริเตนใหญ่ ผลิตขึ้นด้วยความแม่นยำสูงจนความแตกต่างในขนาดไม่เกิน 0.17 อังสตรอมในการจินตนาการถึงมาตราส่วน เราสังเกตว่าค่านี้น้อยกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอมไฮโดรเจนประมาณ 3 เท่า และน้อยกว่าข้อผิดพลาดที่อนุญาตในการผลิตเครื่องสะท้อนเสียงในปัจจุบันถึง 100 เท่าในทันที Mikhail Sumetsky ได้สร้างวิธีการ SNAP โดยเฉพาะสำหรับการผลิตเครื่องสะท้อนเสียง ตามเทคโนโลยีนี้ เลเซอร์จะหลอมเส้นใย ขจัดความเครียดที่แช่แข็งในเส้นใย หลังจากได้รับแสงเลเซอร์ เส้นใยจะ "บวม" เล็กน้อยและเกิดโพรงขนาดเล็ก นักวิจัยจากรัสเซียและอังกฤษกำลังดำเนินการปรับปรุงเทคโนโลยี SNAP ต่อไป ตลอดจนขยายขอบเขตการใช้งานที่เป็นไปได้
งานเกี่ยวกับโพรงขนาดเล็กในประเทศของเราไม่ได้หยุดลงในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา ในหมู่บ้าน Skolkovo ใกล้กรุงมอสโกบนถนน Novaya มีการสร้างบ้านเลขที่ 100 นี่คือบ้านที่มีผนังกระจกซึ่งสีฟ้าสามารถแข่งขันกับท้องฟ้าได้ นี่คืออาคารของโรงเรียนการจัดการ Skolkovo หนึ่งในผู้เช่าบ้านที่ไม่ธรรมดานี้คือ Russian Quantum Center (RQC)
Microcavities ในปัจจุบันเป็นหัวข้อที่ค่อนข้างเฉพาะในควอนตัมออปติก หลายกลุ่มทั่วโลกกำลังศึกษาอย่างต่อเนื่อง ในเวลาเดียวกันในขั้นต้นมีการประดิษฐ์ microcavities เกี่ยวกับแสงในประเทศของเราที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก บทความแรกเกี่ยวกับเครื่องสะท้อนเสียงดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์ในปี 1989 ผู้เขียนบทความนี้เป็นนักฟิสิกส์สามคน ได้แก่ Vladimir Braginsky, Vladimir Ilchenko และ Mikhail Gorodetsky ในเวลาเดียวกัน Gorodetsky ยังเป็นนักเรียนอยู่ และหลังจากนั้นผู้นำของเขา Ilchenko ก็ย้ายไปอยู่ที่สหรัฐอเมริกา ซึ่งเขาเริ่มทำงานในห้องปฏิบัติการของ NASA ในทางตรงกันข้าม มิคาอิล โกโรเดตสกี ยังคงอยู่ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก โดยอุทิศเวลาหลายปีในการศึกษาด้านนี้ เขาเข้าร่วมทีม RCC เมื่อไม่นานมานี้ - ในปี 2014 ใน RCC ศักยภาพของเขาในฐานะนักวิทยาศาสตร์สามารถเปิดเผยได้อย่างเต็มที่มากขึ้น สำหรับสิ่งนี้ ศูนย์มีอุปกรณ์ทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการทดลอง ซึ่งไม่มีในมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก เช่นเดียวกับทีมผู้เชี่ยวชาญ ข้อโต้แย้งอีกประการหนึ่งที่ Gorodetsky สนับสนุน RCC คือความสามารถในการจ่ายค่าจ้างที่เหมาะสมให้กับพนักงาน
ปัจจุบัน ทีมงานของ Gorodetsky มีผู้ชายหลายคนที่เคยทำกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ภายใต้การนำของเขาที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก ในเวลาเดียวกัน ไม่ใช่เรื่องง่ายสำหรับทุกคนที่จะรักษานักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ในรัสเซียให้คงอยู่ต่อไปได้จนถึงทุกวันนี้ ประตูของห้องปฏิบัติการใดๆ ทั่วโลกก็เปิดกว้างสำหรับพวกเขาในทุกวันนี้ และ RCC ก็เป็นหนึ่งในโอกาสในการสร้างอาชีพทางวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมรวมทั้งได้รับเงินเดือนที่เพียงพอโดยไม่ต้องออกจากสหพันธรัฐรัสเซีย ปัจจุบันในห้องปฏิบัติการของ Mikhail Gorodetsky การวิจัยกำลังดำเนินการอยู่ว่าด้วยเหตุการณ์ที่เป็นประโยชน์สามารถเปลี่ยนแปลงโลกได้
ช่องแสงขนาดเล็กเป็นพื้นฐานของเทคโนโลยีใหม่ที่สามารถเพิ่มความหนาแน่นของการส่งข้อมูลผ่านช่องสัญญาณไฟเบอร์ออปติก และนี่เป็นเพียงหนึ่งในการประยุกต์ใช้ microcavities ที่เป็นไปได้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ห้องปฏิบัติการ RCC แห่งหนึ่งได้เรียนรู้วิธีการผลิตไมโครเรโซเนเตอร์ ซึ่งถูกซื้อไปต่างประเทศแล้ว และนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียที่เคยทำงานในมหาวิทยาลัยต่างประเทศก็กลับไปรัสเซียเพื่อทำงานในห้องปฏิบัติการนี้
ตามทฤษฎีแล้ว microcavities แบบออปติคัลสามารถนำมาใช้ในการสื่อสารโทรคมนาคมได้ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความหนาแน่นในการรับส่งข้อมูลผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสง ในปัจจุบัน แพ็กเก็ตข้อมูลถูกส่งไปแล้วในช่วงสีที่ต่างกัน แต่ถ้าเครื่องรับและตัวส่งมีความละเอียดอ่อนมากขึ้น ก็จะเป็นไปได้ที่จะแยกสายข้อมูลหนึ่งสายออกเป็นช่องความถี่มากขึ้น
แต่นี่ไม่ใช่พื้นที่เดียวในการสมัคร นอกจากนี้ การใช้ช่องแสงขนาดเล็ก ไม่เพียงแต่วัดแสงของดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลเท่านั้น แต่ยังกำหนดองค์ประกอบของพวกมันด้วย นอกจากนี้ยังทำให้สามารถสร้างเครื่องตรวจจับแบคทีเรีย ไวรัส หรือสารบางชนิดได้ เช่น เซ็นเซอร์เคมีและไบโอเซนเซอร์Mikhail Gorodetsky ได้สรุปภาพแห่งอนาคตของโลกที่มีการใช้ไมโครเรโซเนเตอร์อยู่แล้ว: “ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดที่ใช้ microcavities แบบออปติคอล จะสามารถตรวจสอบองค์ประกอบของอากาศที่หายใจออกโดยบุคคลซึ่งมีข้อมูลเกี่ยวกับ สภาพของอวัยวะเกือบทั้งหมดในร่างกายมนุษย์ นั่นคือความเร็วและความแม่นยำของการวินิจฉัยในทางการแพทย์สามารถเพิ่มขึ้นได้หลายเท่า"
อย่างไรก็ตาม จนถึงตอนนี้ นี่เป็นเพียงทฤษฎีที่ยังต้องทดสอบ ยังคงมีหนทางอีกยาวไกลในการไปสู่อุปกรณ์สำเร็จรูป อย่างไรก็ตาม ตามรายงานของ Mikhail Gorodetsky ห้องปฏิบัติการของเขาตามแผนที่ได้รับอนุมัติ ควรคิดให้แน่ชัดว่าจะใช้ไมโครเรโซเนเตอร์ในทางปฏิบัติอย่างไรในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ปัจจุบันพื้นที่ที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือโทรคมนาคมและการทหาร ไมโครเรโซเนเตอร์อาจเป็นที่สนใจของกองทัพรัสเซียเช่นกัน ตัวอย่างเช่น สามารถใช้ในการพัฒนาและผลิตเรดาร์ ตลอดจนเครื่องกำเนิดสัญญาณที่เสถียร
จนถึงปัจจุบัน การผลิตจุลภาคขนาดเล็กยังไม่มีความจำเป็น แต่บริษัทหลายแห่งในโลกได้เริ่มผลิตอุปกรณ์โดยใช้อุปกรณ์เหล่านี้แล้ว นั่นคือ พวกเขาสามารถพัฒนาในเชิงพาณิชย์ได้อย่างแท้จริง อย่างไรก็ตาม เรากำลังพูดถึงแต่เครื่องจักรชิ้นที่ออกแบบมาเพื่อแก้ไขงานช่วงแคบๆ เท่านั้น ตัวอย่างเช่น บริษัท OEWaves ของอเมริกา (ซึ่งปัจจุบันเป็นหนึ่งในนักประดิษฐ์ไมโครเรโซเนเตอร์ วลาดิมีร์ อิลเชนโก กำลังทำงานอยู่) มีส่วนร่วมในการผลิตเครื่องกำเนิดไมโครเวฟที่มีความเสถียรสูง เช่นเดียวกับเลเซอร์ที่ยอดเยี่ยม เลเซอร์ของบริษัทซึ่งให้แสงในช่วงที่แคบมาก (สูงถึง 300 Hz) โดยมีสัญญาณรบกวนในเฟสและความถี่ต่ำมาก ได้รับรางวัล PRIZM อันทรงเกียรติแล้ว รางวัลดังกล่าวเป็นรางวัลออสการ์ในสาขาทัศนศาสตร์ประยุกต์ รางวัลนี้มอบให้ทุกปี
ในด้านการแพทย์ กลุ่มบริษัทเกาหลีใต้ Samsung ร่วมกับ Russian Quantum Center มีส่วนร่วมในการพัฒนาตนเองในด้านนี้ ตามคำกล่าวของ Kommersant งานเหล่านี้ในปี 2558 อยู่ในขั้นเริ่มต้น ดังนั้นจึงเร็วเกินไปและเร็วเกินไปที่จะพูดอะไรบางอย่างเกี่ยวกับสิ่งประดิษฐ์ที่จะนำไปใช้งาน