Исследователи Университета Макгилла (McGill University), Канада провели успешный эксперимент по усилению излучения с помощью так называемых «коллоидных квантовых точек» – технологии, которая в последнее время многими считалась бесперспективной.

Проводимые уже в течение более пятнадцати лет исследования квантовых точек не дали никакого результата в повторяющихся попытках получить усиление излучения. Многие ученые предполагали, что какие-то неизвестные, но непреодолимые законы физики блокируют эти попытки.

Тем не менее, после обширных исследований группа проф. Патанджали Камбхампати (Patanjali Kambhampati) сумела получить желаемое усиление излучения. Как утверждает проф. Камбхампати, предыдущие неудачи были вызваны вовсе не каким-то всеобъемлющим физическим законом, а случайными ошибками. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Letters (Gain Control in Semiconductor Quantum Dots via State-Resolved Optical Pumping)

Поскольку коллоидные квантовые точки могут быть напрямую нанесены на поверхности, эти результаты могут иметь огромное значения для будущего лазерной техники и технологии, и, соотвественно, для телекоммуникаций, следующего поколения квантовых компьютеров и неисчислимого набора других приложений.

Как известно, лазерное излучение, как собственно, и любое излучение, постепенно теряет мощность по мере распространения в пространстве и при передаче информации пучком такого излучения, последний должен быть пропущен через усилитель для поддержания приемлемого уровня сигнала. Вплоть до настоящего времени наилучшей из возможных была технология усиления, использующая эффект квантовой ямы, который технологически решается в виде, например, тонкого листа полупроводникового материала, который ограничивает электроны на одной оси и последовательно усиливает пучок излучения. Коллоидные квантовые точки работают точно так же, однако производят усиление не в одно-координатной плоскости, а по всем трем координатам.

По словам проф. Камбхампати, возможная конструкция трехмерной «коробочки» должна быть более эффективной с точки зрения потребления энергии и не нуждаться в дополнительном охлаждении. В этом и состоял пессимизм предыдущих исследователей. Не получив желаемого результата, ученые разочаровались в методе. А на самом деле, проблема заключалась в том, что никто так толком и не понял, как работают квантовыне точки. Глубоко изучив физику квантовых точек и опыт всех предыдущих попыток, группа проф. Камбхампати обнаружила, что основная проблема заключалась в системах питания усилителей на квантовых точках. Ничего фундаментального обнаружить не пришлось. Все предыдущие неудачи заключались в отсутствии тщательности в эксперименте, где при запитке квантовых точек всегда появлялся паразитный эффект, который м сводил на нет усиления. Решив проблему, ученые, как считает проф. Камбхампати, создали самый эффективный на сегодняшний день усилитель лазерного излучения.

Евгений Биргер