Квантовый

29 августа 2023 диалог

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

написано исследователем(ями)

корректура

Косала Герат и Малин Премаратне

Потребность в быстром обмене и обработке данных вызвала гонку за увеличение пропускной способности в системах беспроводной связи. Это описывается законом Эдхольма, который гласит, что пропускная способность и скорость передачи данных примерно удваиваются каждые полтора года. Поскольку наши беспроводные сети близки к пределу своих возможностей, стремление к еще более высокой скорости передачи данных побуждает исследователей исследовать неизведанную территорию: более высокие частотные диапазоны, такие как миллиметровые волны, терагерцовые и оптические частоты.

Хотя миллиметровая длина волны была принята в беспроводных системах ближнего действия, для будущих потребностей потребуется больше. Оптическая беспроводная связь обеспечивает высокую пропускную способность, но сталкивается с проблемами, связанными с правилами безопасности и проблемами шума. Терагерцовая связь может обеспечить невероятно высокую скорость передачи данных для повседневных приложений, даже для таких приложений, как встроенные микропроцессоры.

Современные вычисления в значительной степени зависят от многоядерных процессоров — миниатюрных устройств, содержащих несколько процессоров. В последнее время производители улучшают производительность, добавляя больше процессоров и уменьшая размеры микросхем. Это привело к значительному увеличению количества отдельных вычислительных частей в небольшом пространстве, что усложнило связи между ними. Однако традиционные способы соединения этих частей неэффективны и могут замедлить работу системы.

Для решения этой проблемы появляется интересное решение: использование методов беспроводной связи, работающих в терагерцовом диапазоне. Эти методы позволяют устанавливать быстрые и эффективные беспроводные соединения между различными компонентами системы. Однако эффективная реализация этих технологий требует интеграции различных компонентов для обработки сигналов на приемной стороне системы. Это включает в себя важнейшие задачи обнаружения и декодирования информации из передаваемого сигнала. Более того, настройка антенны приемника на определенную длину волны несущего терагерцового сигнала представляет трудность при создании компактного приемника.

В результате современный подход часто приводит к созданию громоздких, тяжелых и ненадежных приемников. Это ограничение побудило исследователей сконцентрироваться на разработке инновационных технологий приемников, которые не только малы и легки, но и потребляют меньше энергии.

Наша исследовательская группа представила комплексную теоретическую основу: квантовый детектор и демодулятор терагерцового сигнала. Этот инновационный подход учитывает квантовое поведение носителей заряда при воздействии интенсивного периодического воздействия. Наши результаты были опубликованы в журнале Physica Scripta.

В области физики конденсированного состояния использование взаимодействий света и материи для перевода квантовых материалов в состояния, далекие от равновесия, имеет решающее значение для открытия новых квантовых фаз, которые остаются недоступными в условиях равновесия. Среди часто упоминаемых методов выделяется технология Флоке. Этот метод позволяет исследователям исследовать множество новых квантовых состояний, которые возникают, когда система подвергается сильному периодическому во времени излучению [1, 2, 3].

Благодаря инженерии Флоке мы показали, что проводимость двумерной полупроводниковой квантовой ямы линейно связана с частотой приложенного излучения в определенном диапазоне. В основе наших результатов лежит понимание того, что периодическое воздействие на двумерный полупроводник увеличивает его электропроводность.