Postavke privatnosti

Naukowcy zamknęli zieloną lukę w technologii laserowej: nowy krok w kierunku rewolucji w obliczeniach kwantowych i innowacjach medycznych

Naukowcy osiągnęli kluczowy przełom w technologii laserowej, zamykając zieloną lukę i tworząc miniaturowe lasery do zastosowań w obliczeniach kwantowych, medycynie i komunikacji podwodnej. Te innowacyjne lasery obiecują rewolucję w różnych branżach

Naukowcy zamknęli zieloną lukę w technologii laserowej: nowy krok w kierunku rewolucji w obliczeniach kwantowych i innowacjach medycznych
Photo by: Domagoj Skledar/ arhiva (vlastita)

Naukowcy od długiego czasu zmagają się z wyzwaniem stworzenia małych, wysokiej jakości laserów emitujących światło w żółtych i zielonych długościach fal. Podczas gdy czerwone i niebieskie lasery są od dawna standardem w przemyśle, technologia zielonych laserów napotykała znaczne przeszkody techniczne. Brak stabilnych i kompaktowych zielonych laserów w widzialnym spektrum światła stał się znany jako "zielona luka". Zamknięcie tej luki mogłoby umożliwić znaczący postęp w różnych dziedzinach technologii, w tym komunikacji podwodnej, leczeniu medycznym, zaawansowanych wyświetlaczach kolorów i zastosowaniach w technologii kwantowej.

W przeciwieństwie do dojrzałych technologii czerwonych i niebieskich laserów, zielone wskaźniki laserowe są dostępne na rynku od 25 lat, ale produkują światło tylko w wąskim zakresie zieleni. Co więcej, lasery te nie są zintegrowane z układami scalonymi, co umożliwiłoby ich wykorzystanie w bardziej złożonych urządzeniach i systemach. W wysiłku pokonania tego wyzwania technicznego, naukowcy z National Institute of Standards and Technology (NIST) osiągnęli ostatnio znaczące postępy. Ich prace nad modyfikacją małej optycznej komponenty, znanej jako pierścieniowy mikrorezonator, doprowadziły do zamknięcia zielonej luki i stworzenia miniaturowego źródła zielonego światła laserowego, które można zintegrować z układem scalonym.

Mikrorezonatory, które są kluczowe w tym przełomie technologicznym, służą do przekształcania światła laserowego w podczerwieni na inne kolory. Proces ten polega na pompowaniu światła podczerwieni do rezonatora, gdzie światło krąży tysiące razy, stając się wystarczająco intensywne, aby wywołać silną interakcję z azotkiem krzemu. Ta interakcja, znana jako oscylacja parametrów optycznych (OPO), generuje dwie nowe długości fal światła, znane jako idler i sygnał.

Podczas wcześniejszych badań naukowcy byli w stanie wyprodukować kilka pojedynczych kolorów widzialnego światła laserowego, ale pełne spektrum kolorów żółtych i zielonych potrzebnych do wypełnienia zielonej luki pozostawało poza zasięgiem. Aby przezwyciężyć ten problem, zespół NIST podjął dwa kluczowe kroki. Po pierwsze, lekko pogrubili mikrorezonator, co umożliwiło wytworzenie światła, które przenika głębiej w zielony zakres, aż do długości fali 532 nanometrów. Drugi krok polegał na usunięciu części warstwy dwutlenku krzemu pod rezonatorem, co zmniejszyło wrażliwość kolorów wyjściowych na wymiary rezonatora i długość fali światła podczerwieni. Te modyfikacje dały naukowcom większą kontrolę nad tworzeniem różnych odcieni zieleni, żółci, pomarańczu i czerwieni.

Wynikiem tej pracy było stworzenie ponad 150 różnych długości fal w zielonej luce, z możliwością precyzyjnego dostosowania każdej z nich. Taka precyzja otwiera drzwi do nowych zastosowań w różnych branżach. Na przykład, zaawansowane wyświetlacze kolorów w systemach projekcyjnych mogłyby znacznie skorzystać z tych nowych laserów, umożliwiając szerszy zakres kolorów z większą precyzją. W medycynie, zielone światło laserowe może być używane w leczeniu takich schorzeń jak retinopatia cukrzycowa, stan prowadzący do nieprawidłowego wzrostu naczyń krwionośnych w oku.

Jednym z najbardziej obiecujących zastosowań tych nowych laserów jest technologia kwantowa. Kompaktowe lasery pokrywające zieloną lukę mogłyby umożliwić znaczne poprawy w zakresie przechowywania i przetwarzania danych w kubitach, podstawowych jednostkach informacji kwantowej. Obecnie technologia komputerów kwantowych i komunikacja opierają się na większych, mniej efektywnych laserach, co ogranicza ich praktyczność poza laboratoriami. Rozwijając te nowe, mniejsze lasery, naukowcy zrobili znaczący krok w kierunku przenośnych i praktycznych systemów komputerowych kwantowych.

Pomimo tych osiągnięć, zespół NIST kontynuuje prace nad poprawą efektywności energetycznej swoich laserów. Aktualna moc wyjściowa tych laserów stanowi tylko niewielki procent mocy wejściowej, co ogranicza ich praktyczne zastosowanie. Poprzez zwiększenie efektywności sprzężenia między laserem wejściowym a falowodem, który kieruje światło do mikrorezonatora, oraz poprawę metod ekstrakcji generowanego światła, naukowcy wierzą, że znacznie poprawią ogólną efektywność tych urządzeń.

Ta innowacja oznacza ciągłą ewolucję technologii cyfrowej i jej wpływ na różne zastosowania, otwierając nowe możliwości dla przyszłych postępów w nauce o laserach i technologii kwantowej. Naukowcy, w tym Jordan Stone i Xiyuan Lu z JQI, oraz Zhimin Shi z Reality Labs Research Meta w Redmond, Waszyngton, opublikowali swoje wyniki 21 sierpnia 2024 roku w czasopiśmie Light: Science and Applications.

Źródło: National Institute of Standards and Technology (NIST)

Znajdź nocleg w pobliżu

Czas utworzenia: 03 września, 2024

Redakcja nauki i technologii

Nasza Redakcja Nauki i Technologii powstała z wieloletniej pasji do badania, interpretowania i przybliżania złożonych tematów zwykłym czytelnikom. Piszą u nas pracownicy i wolontariusze, którzy od dziesięcioleci śledzą rozwój nauki i innowacji technologicznych – od odkryć laboratoryjnych po rozwiązania zmieniające codzienne życie. Choć piszemy w liczbie mnogiej, za każdym tekstem stoi prawdziwa osoba z dużym doświadczeniem redakcyjnym i dziennikarskim oraz głębokim szacunkiem dla faktów i informacji możliwych do zweryfikowania.

Nasza redakcja opiera swoją pracę na przekonaniu, że nauka jest najsilniejsza wtedy, gdy jest dostępna dla wszystkich. Dlatego dążymy do jasności, precyzji i zrozumiałości, unikając uproszczeń, które mogłyby obniżyć jakość treści. Często spędzamy godziny, analizując badania, dokumenty techniczne i źródła specjalistyczne, aby każdy temat przedstawić w sposób ciekawy, a nie obciążający. W każdym tekście staramy się łączyć wiedzę naukową z codziennym życiem, pokazując, jak idee z ośrodków badawczych, uniwersytetów i laboratoriów technologicznych kształtują świat wokół nas.

Wieloletnie doświadczenie dziennikarskie pozwala nam rozpoznać to, co dla czytelnika naprawdę ważne – niezależnie od tego, czy chodzi o postępy w sztucznej inteligencji, odkrycia medyczne, rozwiązania energetyczne, misje kosmiczne czy urządzenia, które trafiają do naszego życia codziennego, zanim zdążymy pomyśleć o ich możliwościach. Nasze spojrzenie na technologię nie jest wyłącznie techniczne; interesują nas także ludzkie historie stojące za wielkimi osiągnięciami – badacze, którzy latami dopracowują projekty, inżynierowie zamieniający idee w działające systemy oraz wizjonerzy przesuwający granice możliwości.

W naszej pracy kieruje nami również poczucie odpowiedzialności. Chcemy, by czytelnik mógł zaufać informacjom, które podajemy, dlatego sprawdzamy źródła, porównujemy dane i nie spieszymy się z publikacją, jeśli coś nie jest całkowicie jasne. Zaufanie buduje się wolniej niż pisze wiadomość, ale wierzymy, że tylko taki dziennikarski wysiłek ma trwałą wartość.

Dla nas technologia to coś więcej niż urządzenia, a nauka to coś więcej niż teoria. To dziedziny, które napędzają postęp, kształtują społeczeństwo i otwierają nowe możliwości dla wszystkich, którzy chcą zrozumieć, jak działa świat dziś i dokąd zmierza jutro. Dlatego podchodzimy do każdego tematu z powagą, ale i z ciekawością – bo to właśnie ciekawość otwiera drzwi najlepszym tekstom.

Naszą misją jest przybliżanie czytelnikom świata, który zmienia się szybciej niż kiedykolwiek wcześniej, w przekonaniu, że rzetelne dziennikarstwo może być mostem między ekspertami, innowatorami i wszystkimi, którzy chcą zrozumieć, co dzieje się za nagłówkami. W tym widzimy nasze właściwe zadanie: przekształcać to, co złożone, w zrozumiałe, to, co odległe, w bliskie, a to, co nieznane, w inspirujące.

UWAGA DLA NASZYCH CZYTELNIKÓW
Karlobag.eu dostarcza wiadomości, analizy i informacje o globalnych wydarzeniach oraz tematach interesujących czytelników na całym świecie. Wszystkie opublikowane informacje służą wyłącznie celom informacyjnym.
Podkreślamy, że nie jesteśmy ekspertami w dziedzinie nauki, medycyny, finansów ani prawa. Dlatego przed podjęciem jakichkolwiek decyzji na podstawie informacji z naszego portalu zalecamy konsultację z wykwalifikowanymi ekspertami.
Karlobag.eu może zawierać linki do zewnętrznych stron trzecich, w tym linki afiliacyjne i treści sponsorowane. Jeśli kupisz produkt lub usługę za pośrednictwem tych linków, możemy otrzymać prowizję. Nie mamy kontroli nad treścią ani politykami tych stron i nie ponosimy odpowiedzialności za ich dokładność, dostępność ani za jakiekolwiek transakcje przeprowadzone za ich pośrednictwem.
Jeśli publikujemy informacje o wydarzeniach lub sprzedaży biletów, prosimy pamiętać, że nie sprzedajemy biletów ani bezpośrednio, ani poprzez pośredników. Nasz portal wyłącznie informuje czytelników o wydarzeniach i możliwościach zakupu biletów poprzez zewnętrzne platformy sprzedażowe. Łączymy czytelników z partnerami oferującymi usługi sprzedaży biletów, jednak nie gwarantujemy ich dostępności, cen ani warunków zakupu. Wszystkie informacje o biletach pochodzą od stron trzecich i mogą ulec zmianie bez wcześniejszego powiadomienia.
Wszystkie informacje na naszym portalu mogą ulec zmianie bez wcześniejszego powiadomienia. Korzystając z tego portalu, zgadzasz się czytać treści na własne ryzyko.