科學(xué)家制作超高精度微腔 為量子計算機鋪墊

　　來自阿斯頓大學(xué)和機械與光學(xué)大學(xué)的研究人員展示了一種前所未有的制作光學(xué)諧振腔的新方法，其制作精度要小于一個氫原子的直徑，這個尺寸比目前同類設(shè)備目前的制作精度還要小100倍。利用此精度的制作方法，可創(chuàng)造的微諧振器可以使研究人員開發(fā)出更復(fù)雜的光路并允許工程師使用它用于光的長期信息存儲。

　　在這項已發(fā)表于《光學(xué)快報》雜志上的研究中，MichaelSumetsky和NikitaToropov描述了以這種方式制作的瓶狀諧振器，它們之間的尺寸差異不超過0.17埃。這種大小的變化比氫原子的直徑還要小10倍，小于一個納米的100倍。相比之下，目前的微諧振器的制造精度仍在納米測量。這種制造精度的飛躍，可以顯著提高未來的光學(xué)器件的效率。

　　光子沒有靜止的質(zhì)量，據(jù)說只有在運動中存在。這是利用光進(jìn)行信息存儲的主要障礙之一。不能使光子停止。然而，由光子攜帶的數(shù)據(jù)流是有可能被延遲的，例如通過一系列的為微靜電諧振器進(jìn)行捕獲光束。

　　一個瓶狀的微諧振器是一個微小的增厚的光纖。在這樣的微信號的延遲是由于“回音壁”效應(yīng)：一旦光在微諧振器里面，光波就會在壁上發(fā)生反射并開始循環(huán)。由于微諧振器的球形形態(tài)，光可以運行相當(dāng)長的時間，大大減緩了光子從一個諧振腔到另一個沿光纖諧振腔的運動時間。

　　光的方向可以通過改變微諧振器的形狀和大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。然而，在這些參數(shù)中的任何變化都必須是非常微妙和精確的，因為即使它的表面上的最輕微的缺陷，也會使得光束發(fā)生破壞。“當(dāng)光傳輸很長一段時間后，它開始影響到光的本身，”MichaelSumetsky說。“如果在微諧振器的制造過程中發(fā)生錯誤，我們將會失去了對系統(tǒng)的控制。這就是為什么有兩個要求，必須滿足：微諧振器的尺寸最小偏差和低的光損耗。我們研究中的這種微諧振器恰好符合。”

　　值得注意的是，這個技術(shù)不是基于任何現(xiàn)有的方法，而是創(chuàng)建一個完全新的諧振器的方法。“我們不打算改進(jìn)任何現(xiàn)有的技術(shù)，而是利用我們自己的方式進(jìn)行制作，”NikitaToropov說。“我的合著者Sumetsky教授，值得把這一成就歸功于他。幾年前，他創(chuàng)造了一種制作微諧振器電路的新的技術(shù)平臺，稱為SNAP(表面納米級軸向光子學(xué))。”

　　SNAP方法的本質(zhì)在于通過激光控制引入不均勻性到纖維表面。這種激光不會熔化纖維是至關(guān)重要的，但通過褪火去除內(nèi)部的冷卻應(yīng)力。當(dāng)這些應(yīng)力消失，纖維會發(fā)生一點膨脹，微諧振器就會形成。

　　這種新技術(shù)的一個重要的優(yōu)點是它的簡單性。“我們的技術(shù)不需要真空，實際上幾乎是免費的一種‘加濕’的過程，這大大降低了成本。但最重要的是，這是邁向全光器件，將提高數(shù)據(jù)傳輸和處理的質(zhì)量和提高能源效率的一步，”NikitaToropov說。

　　根據(jù)研究人員的說法，用輸入光到拉成錐形的光纖腔纖維的脆弱性是一個挑戰(zhàn)。“這種纖維比頭發(fā)細(xì)50倍，”NikitaToropov說。“這是很容易打碎的，所以我們不得不反復(fù)重新實驗的。因此快速的制備超細(xì)纖維仍很遙遠(yuǎn)。”

　　現(xiàn)在，研究人員正計劃繼續(xù)制備先進(jìn)SNAP設(shè)備的技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍覆蓋從超靈敏的檢測設(shè)備到量子計算機等。