Автоматизированное проектирование опто-плазмонных схем, предназначенных для обработки информации классическими и квантовыми методами

Quantum Technology Centre seminar
Speaker(s)
Алексей Валерьевич Прохоров
Affiliation
Кафедра физики и прикладной математики Владимирского государственного университета им. А.Г. и Н.Г. Столетовых (ВлГУ); ООО ДиПи Плазмоник (г. Владимир)
Date and time
Venue
Large Conference Hall (MSU Research Equipment Sharing Center)
Abstract

Проектирование интегральных схем нового поколения, предназначенных для высокоэффективной обработки информации как классическими, так и квантовыми методами, представляет нетривиальную задачу. Это обусловлено, с одной стороны, желанием сохранить достигнутую степень миниатюризации транзистора с учетом уже внедрённых техпроцессов. С другой – стремлением существенно нарастить задающую частоту процессора путем использования в качестве носителей информации пространственно локализованных состояний электромагнитного поля на близких к оптическим частотах. Вместе с тем, уже созданные электронно-оптические схемы характеризуются медленным управлением, чисто оптические схемы требуют гигантских нелинейностей для реализации свет-свет взаимодействий.

Использование возникающих на границе раздела проводник/диэлектрик поверхностных электромагнитных волн – поверхностных плазмон-поляритонов (ППП) – рассматривается как предпочтительная альтернатива. Так как ППП обладают оптическими частотами и возможностью локализации в пределах десятков нанометров, с их помощью удается добиться требуемых нелинейностей на наномасштабе.

Однако, недостатком ППП является малая длина распространения в известных средах, что ограничивает возможность выполнения алгоритмов с ними. В настоящей работе обсуждаются вопросы создания цифровой платформы для проектирования гибридных опто-плазмонных схем обработки информации. За основу проектирования выбраны такие перспективные материалы как графен, допированный графен, нитрид бора, и др., ожидаемое достижение высокотемпературной сверхпроводимости для которых способно решить проблему затухания ППП. В качестве центров обработки информации выбраны полупроводниковые без- и оболочечные квантовые точки (КТ) на основе соединений A3B5 и A2B6.

Использование размерных эффектов, т.е. зависимости частот и дипольных моментов межуровневых переходов от размера и формы КТ позволяет спроектировать логические элементы и триггеры, соответствующие различным схемам ППП-КТ взаимодействия. В качестве примера, показана возможность проектирования и численного моделирования работы полностью плазмонного переключателя для ППП мод (режим классического поля) на основе графенового волновода с интегрированным в него штырьевым нанорезонатором, загруженным полупроводниковой InN/GaNКТ. В основу устройства положено использование сильного нелинейного взаимодействия между плазмон-поляритонными модами в условиях лестничной схемы межуровневых переходов в КТ.

В качестве развития темы показана возможность реализации двухкубитных квантовых логических элементов в нанорезонаторе с КТ, возбуждаемых одноквантовыми ППП-импульсами. Предложен способ управления типом квантового преобразования путем вращения угла поляризации пары ППП мод,предварительно стимулирующих КТ и инициализирующих ее начальное состояние.

Seminar language
Russian
Presentation file