Ученые научились создавать микрорезонаторы с высокой точностью

Профессор Астонского университета (Англия) Михаил Сумецкий и инженер-исследователь из Университета ИТМО (Россия) Никита Торопов разработали недорогую и практичную технологию изготовления оптических микрорезонаторов с рекордно высокой на сегодняшний день точностью. Микрорезонаторы станут основой для создания квантовых компьютеров.

Исследование опубликовано в журнале Optics Letters. «Технология не требует вакуумных установок, практически свободна от процессов, связанных с обработкой едкими растворами; она сравнительно недорога. Но самое главное — это шаг к повышению качества передачи и обработки данных, созданию сверхчувствительных измерительных приборов и квантовых компьютеров», — говорится в пресс-релизе.

Оптический микрорезонатор — это ловушка для света в виде крохотного утолщения оптоволокна. Поскольку фотоны нельзя остановить, нужно как-то задержать их поток, чтобы кодировать информацию, для этого и используют цепочки оптических микрорезонаторов. Замедление сигнала происходит благодаря эффекту шепчущей галереи: попадая в резонатор, световая волна отражается от стенок и закручивается. Благодаря округлой форме резонатора свет может довольно долго отражаться внутри него, и, таким образом, фотоны идут от одного резонатора к другому со значительно меньшей скоростью.

Траекторию света регулируют изменяя формы и размеры резонатора. Учитывая размер микрорезонаторов (меньше десятой доли миллиметра), изменения параметров этого устройства должны быть очень точными, ведь любой дефект на его поверхности внесет хаос в поток фотонов. «Когда свет долго крутится, он начинает интерферировать (конфликтовать) сам с собой, — рассказывает Михаил Сумецкий. — Если при изготовлении резонаторов допущена погрешность — начинается неразбериха. Отсюда вытекают главное требование к ним: минимальное отклонение в размерах».

Микрорезонаторы, которые сделали ученые из России и Англии, изготовлены настолько точно, что разница их размеров не превышает 0,17 ангстрема. Эта величина примерно втрое меньше диаметра атома водорода и в 100 раз меньше ошибки, допускаемой при изготовлении подобных устройств сегодня.

Для изготовления резонаторов Михаил Сумецкий разработал метод SNAP. По этой технологии лазер отжигает волокно, снимая замороженные в нем напряжения. После воздействия лазером волокно немного «распухает», и получается микрорезонатор. Исследователи планируют продолжать совершенствовать технологию SNAP и расширять диапазон ее применения.