Www.photonanometa.com © 2012 OOO Фотонные Нано-Мета Технологии ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Метаматериалы для развития информационных и компьютерных технологий. - презентация

1 © 2012 OOO Фотонные Нано-Мета Технологии ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Метаматериалы для развития информационных и компьютерных технологий будущего.

2 © 2012 OOO Фотонные Нано-Мета Технологии Разработка эффективных наноразмерных источников одиночных фотонов «по требованию» и способов их интеграции в чипы оптических и квантовых компьютеров НАША СУПЕР-ЦЕЛЬ

3 © 2012 OOO Фотонные Нано-Мета Технологии NV-центры в алмазе Стабильный источник Работает при комнатных температурах Относительно простое и недорогое изготовление Широкий спектр излучения Продолжительное время когерентности спин

4 © 2012 OOO Фотонные Нано-Мета Технологии First Single Photon Source

5 © 2012 OOO Фотонные Нано-Мета Технологии Недостатки Прототипа: Wavelength 700 nm Spectral width (FWHM) lOOnm Frequency =150 kHz Unpolarised output Непрерывная накачка, то есть энергетическая неэффективность Ненаправленное и неполяризованное излучение наноалмаза, то есть только малая часть неполяризованных фотонов идет к потребителю Оптоволокно к потребителю Частота испускания фотонов лимитируется временем жизни возбужденного состояния наноаламаза и малой мощностью непрерывной накачки Размер оптоволокна > 10 µm, что исключает возможность интеграции на наночипе

6 © 2012 OOO Фотонные Нано-Мета Технологии Предлагаемое нами устройство лишено этих недостатков ПрототипНаш источник Wavelength 700 nm Spectral width (FWHM) lOOnm Spectral width (FWHM) > 2OOnm (due to broadband HMM) Frequency =150 kHzFrequency =10GHz (due to high density of states of HMM) g (2) (0)

7 © 2012 OOO Фотонные Нано-Мета Технологии Принцип работы нашего SPS Время накачки (зависит от лазера) Время спонтанного излу-чения ( >10ns). Обычно это время нельзя изменить Минимальное время между испусканием отдельных фотонов в прототипе SPS За счет использования HMM мы может сократить время спонтанного излучения на 2-3 порядка. За счет применения импульсного источника и наноантенн мы можем сократить время накачки и g (2) (0) (доказано экcпериментально). В результате минимальное время между испусканием отдельных фотонов уменьшается на несколько порядков!!!

8 © 2012 OOO Фотонные Нано-Мета Технологии Первое экспериментальное доказательство времени уменьшения спонтанного излучения (Appl Phys B (2010) 100: 215–218)

9 © 2012 OOO Фотонные Нано-Мета Технологии Совсем свежее подтверждение нашей идеи Наноалмазы на HMM Наноалмазы на стекле Сокращение более чем в двадцать раз!! Время жизни фотона 21 нс Время жизни фотона 1 нс

10 © 2012 OOO Фотонные Нано-Мета Технологии Таким образом предварительные работы 2011 года не только еще раз подтвердили наличие эффекта влияния ГММ, но и позволили повысить эффективность однофотонного источника (число излучаемых фотонов в 1 секунду) еще как минимум в 10 раз! При достаточном финансирования можно уверенно говорить и об увеличения эффекта еще на несколько порядков.

11 © 2012 OOO Фотонные Нано-Мета Технологии I этап ( года) – этап создания прототипа, на котором будет создан функционирующий макет SPS c произвольными управляемыми временами генерации фотонов ( single photon on demand). Стоимость этапа 2 млн долларов. Уже на этом этапе будут достигнуты характеристики, существенно превышающие характеристики аналогов (скорость генерации и энергоэффективность). Реализуемость основана на экспериментально доказанном эффекте и хорошо разработанной у нас технологии создания плазмонных наноантенн, нановолноводов и гиперболических метаматериалов.

12 © 2012 OOO Фотонные Нано-Мета Технологии 12 Импульсная (ps) оптичес- кая накачка для снижения g (2) (0) и для повышения энергетической эффективности Устройство макета одноканального SPS (I этап) Нано-кристалл (4-5нм) алмаза с NV-центром HMM Метаматериал Одиночный направленный и поляризованный фотон, сгенерированный Метаматериалом и наноантенной Нановолновод или плазмонная решетка, передающий фотон к оптическим или квантовым схемам обработки информации Плазмонная нано-антеннна для повышения эффектив-ности накачки и временного управления SPS и для повышения направленности излучения

13 © 2012 OOO Фотонные Нано-Мета Технологии II этап ( года) – этап, на котором будет создан опытно- промышленный образец SPS Стоимость этапа 10 млн долларов. Помимо одноканального SPS будет создан наночип с многоканальным источником отдельных фотонов с произвольным временем генерации в разных каналах (Single photon on demand)

14 © 2012 OOO Фотонные Нано-Мета Технологии ps импульс света с горизонтальной поляризацией (желтая стрелка) возбуждает только те наноалмазы, наноантенны которых имеют горизонтальную поля-ризацию. Фотоны по красным нановолноводам идут к потребителю ps импульс света с вертикальной поляризацией (желтая стрелка) возбуждает только те наноалмазы, наноантенны которых имеют вертикальную поляризацию. Фотоны по красным нановолноводам идут к потребителю HMM Устройство макета одноканального SPS (II этап)

15 © 2012 OOO Фотонные Нано-Мета Технологии Ключевые особенности SPS Использование NV-центров в наноалмазах, как стабильных источников фотонов Использование наноантенн и метаматериалов в качестве «усилителей излучения» и «улучшителей качества» фотонов Интеграция наноалмазов, наноантенн и нановолноводов в наночипы на подложке из метаматериалов открывает путь к производству квантово-оптических наночипов

16 © 2012 OOO Фотонные Нано-Мета Технологии Команда проекта Научный лидер Oсновоположник многочисленных инновационных применений метаматериалов Владимир Шалаев США Генеральный директор Успешный предприниматель в сфере инновационных технологий Андрей Смолянинов Россия Руководитель группы теоретического моделирования Ведущий эксперт в области метаматериалов Василий Климов Россия Эрик Кочман США Директор по коммерческим вопросам Специалист по наноалмазам и успешный предприниматель в сфере инновационного бизнеса в США и Европе