Долгоиграющий мазер – новая технология квантовых изысканий

Долгоиграющий мазер – новая технология квантовых изысканий

Мазер – квантовый генератор, создающий микроволновое усиление путём стимуляции эмиссии радиации. Учёные называют это устройство «близким родственником» сверхвысокочастотного лазера. Но если сравнивать СВЧ лазеры, получившие широкое распространение, и те же самые мазеры, последние используются на практике нечасто.

Объясняется редкость действия приборов их особыми условиями функционирования – температурным диапазоном, близким к абсолютному нулю (-273,15°C). Поэтому, интересным стало новое исследование Имперского Колледжа Лондона и Университетского колледжа Лондона, опубликованное в журнале «Nature».

Там впервые представлен квантовый генератор, способный действовать беспрерывно при комнатной температуре.

Новая конструкция генератора микроволн

Главный испытатель нового прибора — доктор Джонатан Бриз (Jonathan Breeze), отмечает в публикации:

Это прорыв в плане освоения и внедрения квантовых генераторов, применения их в широком спектре исследований. Отныне мазер ничем не уступает лазеру.

Следует отметить: ещё в 2012 году научными кругами демонстрировалась работа мазера при комнатной температуре с органической молекулой пентацена.

Тогда удалось получить лишь короткие всплески излучения, длительностью, не превышающей тысячную долю секунды.

Для прошлой конструкции использовался кристалл, способный держать кратковременную импульсную нагрузку. Но под эффективную эксплуатацию интересна другая модельная интерпретация.

Усовершенствованная модель излучателя

«Долгоиграющий» квантовый генератор, подобный усовершенствованной конструкции доктора Бриза. Здесь используется синтетический алмаз, искусственно созданный в условиях обогащения азотом.

Углеродные атомы «выбиты» из алмаза при помощи мощного энергетического пучка электронов, за счёт чего создаются пространства, так называемые «вакансии».

На следующем этапе алмаз нагревают, чтобы добиться спаривания атомов азота и свободного углерода. Так образуется тип точечного дефекта алмаза, известный как NV-центр.

После того, как всё это «хозяйство» помещается внутрь кольца сапфира (для концентрации микроволновой энергии) и попадает под луч лазера, квантовый генератор обретает способность без перерыва функционировать при комнатной температуре.

По мнению изобретателей конструкции, исполнявших одновременно роль исследователей:

Технология видится перспективной, но вместе с тем эта технология приоритетная для использования там, где важным моментом является принцип высокочувствительного сканирования с помощью микроволнового излучения.

Исследователи, сделавшие действительно научное открытие, также напоминают, что мазеры могут успешно использоваться в самых различных случаях.

Возможное применение изобретения

Например, на базе приборов может организовываться медицинская визуализация и система безопасности в аэропортах. Эти же устройства применимы в космической отрасли и радиоастрономии.

Кроме медицинского сканирования и организации систем безопасности в аэропортах, мазеры видятся ключевыми объектами для дистанционного обнаружения армейских мин, для реализации новых технологий квантовых компьютеров.

Даже такое оригинальное направление, как поиск обитаемых планет – это тоже область успешного использования мазеров.


По материалам: ICL


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *