Управление светом на наномасштабе

Как технологии управления светом на наномасштабе могут изменить наши представления о производительности компьютеров? Когда был впервые продемонстрирован наноразмерный лазер? И как устроены наноантенны? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук Василий Климов.

Технологии движутся вперед, и сегодня можно делать отверстия, транзисторы, механические устройства размером в несколько нанометров. Если мы имеем металлический объект размером в несколько нанометров, то вблизи него свет может быть локализован так же, как электрон. Наличие технологий создания нанопроволок, наноантенн, похожих на большие антенны, наноприемников, которые похожи на приемные антенны, позволяет управлять светом на наномасштабе с такими же точностями, как и электроны, позволяет запускать свет в наноразмерные волноводы или каналы.

Мы уже создали наноструктуры, позволяющие локализовать свет, доказали, что свет действительно может быть локализован, но, чтобы создать компьютер, нужно еще проделать большую работу. Необходимо не только уметь загнать свет в маленькие области пространства, но и посылать его вправо-влево, детектировать, излучать. То есть нужно построить наноразмерные детекторы света и наноразмерные источники света. Сейчас наноразмерные источники света уже построены. В 2009 году американские ученые с русскими именами Владимир Шалаев и Михаил Ногинов впервые продемонстрировали наноразмерный лазер, источник света размером в 40 нанометров. Это в миллион раз меньше, чем размер человеческого волоса.

Вторая проблема — это эффективно поймать свет. Когда результаты вычислений в компьютере пройдут, нужно эти результаты просчитать или вывести на дисплей, каким-то образом показать. Для того чтобы эти результаты считать в очень маленькой области, нужно создавать наноантенны. Наноантенны даже по форме похожи на те антенны, которые мы видим на экранах телевизоров, которые смотрят за самолетами, за спутниками. Оказывается, современные технологии позволяют сделать такие же антенны и в наномире, и свет, даже один фотон, может быть поглощен с очень высокой вероятностью.