Фотоника

Достигнутая к настоящему времени производительность ЭВМ близка к своему принципиальному пределу, далекому от производительности, необходимой для суперкомпьютерных информационных технологий, ориентированных на решение глобальных и государственных задач экологического, социально-экономического и военного прогнозирования.В качестве основного на настоящий момент реального пути решения "проблемы связей" рассматривается замена электрических каналов связи оптическими, в которых роль носителей информации играют пространственно-временные пакеты световых квантов - фотонов. Способность фотонов распространяться в свободном пространстве без перекрестных помех и переносить информацию в большом числе параллельных широкополосных  информационных каналов, возможность реализации полной связности при практически неограниченном числе элементов методами дифракционной оптики и голографии ставят оптику вне конкуренции при построении параллельных вычислительных систем с динамическими связями.
Однако, критическим моментом, сдерживающим переход к фотонной информатике, является отсутствие технологии производства матриц фотонных логических ключей, превосходящих по системному фактору качества  аналогичные элементы электроники.
В экономически развитых мира на решение задач суперкомпьютерной нанофотоники направлены усилия таких мировых научно-технических гигантов, как: АТ&T Bell Laboratory, IBM Research CenterNTT R&D Center, Hamamatsu Photonics Central Research Laboratory, Hitachi R&D Center (Япония). Кроме того в эти исследования вовлечены национальные лаборатории, проблемные научно-исследовательские институты и университетские центры, финансируемые национальными программами: NSF и DARPA в США, ERATO-JST в Японии, TASIS в ЕЭС и т.д.
Исследования ведутся очень широким фронтом как на модельных объектах (атомы, атомы в магнитных ловушках), так и на структурах изготовленных с применением ультравысоких технологий (квантовые точки в микрорезонаторах и фотонных кристаллах). Наибольший вес занимают исследования спиновой и когерентной оптической динамики гетероструктур с самоорганизующимися ансамблями квантовых точек. Получено очень много интересных результатов. С позиции концепции, разрабатываемой исполнителями настоящего проекта, особый интерес представляет прямое подтверждение предсказанной в возможности ультрабыстрого Блоховского переключения населенности состояний в ансамблях с размерно-квантованными экситонами. Отдавая должное этим работам, нельзя не отметить, что они вряд ли найдут практическое продолжение в ближайшем будущем из-за непреодолимой на сегодняшний день проблемы создания монодисперсных самоорганизующихся структур такого типа.
Негосударственная Академия Наук и Инноваций и коллектив исполнителей  проекта является практически единственным коллективом в Гонконге и России последовательно работающим в указанном направлении. 
К настоящему времени исполнителями проекта теоретически и экспериментально обоснована возможность создания матричных вентильных структур  с фактором качества недостижимым для электронных аналогов.

В том числе:

  • Экспериментально доказана возможность достижения прогнозируемых теорией гигантских {Г0≈1012c-1} скоростей излучения 2D экситонов для GaAs SQW-гетероструктур.

  • Экспериментально доказана возможность реализации условия Г0 > Г2  в приемлемой для практических применений области температур ( до Т≈ 50К).

  • Экспериментально доказана технологическая возможность достижения фактора качества 2D экситонных зеркал до рекордного для мировой технологии SQW-структур значения F= Г0/Г*=0.35 (этот результат получен для площадки 0.5´0.5 мм2)

  • В структурах с рекордным фактором качества обнаружено принципиально новое явление квантового переключения пространственных мод излучения когерентных ансамблей 2D экситонов. Физическую основу явления составляют процессы переноса оптической когерентности и квантового перепутывания в ансамблях материальных квазичастиц с Бозе-Эйнштейновской статистикой, привлекающие в последние годы очень большой интерес в проекциях на проблемы квантовой информации (квантовые вычисления, квантовая криптография, квантовая телепортация)  и Бозе-Эйнштейновской конденсации экситонов.

  • Выполнен теоретический анализ размерных параметров регулярного латерального нанофрагментирования SQW-структур, показавший, что для GaAs SQW-структур требуемые линейные размеры нанофрагмента (40-50 нм) могут быть достигнуты с использованием современной техники электронной и ионной нанолитографии.