Российские физики создали микролазер, который ускорит разработку квантовых чипов и сенсорных систем

Создание компактного лазера

Созданный в России перовскитный микролазер ускорит создание оптических квантовых чипов, пишет ТАСС.

В октябре 2026 г. ученые в России разработали компактный лазер на базе аналога природного минерала перовскита, способный управлять «закруткой» вихревого света и направлением его выхода, об этом 30 октября 2026 г. сообщила пресс-служба «Института точной механики и оптики» (ИТМО). Создание устройства ускорит разработку оптических квантовых чипов и различных сенсорных систем.

Со слов разработчиков, обычно световые пучки распространяются в одном направлении. Однако при определенных условиях волны, генерируемые лазерами или другими источниками, можно «закрутить» вокруг собственной оси. Эту особенность можно использовать для кодирования информации в телекоммуникационных системах, решения задач сенсорики и разработки квантовых чипов. Для этого источники такого излучения необходимо встраивать в компактные микрочипы.

В рамках исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), специалисты Университета ИТМО и Института автоматизации и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ДВО РАН) выяснили, что перовскиты можно превратить в источник управляемого «закрученного» света. Для этого из материала формируют микродиск и покрывают его край набором наноотверстий, образующих структуру, похожую на шестеренку.

Технология на основе перовскитов

Российские исследователи приблизились к решению этой задачи, экспериментируя с лазерами на базе перовскитов. Перовскиты - это аналоги одноименного природного минерала, хорошо поглощающие свет и преобразующие его в другие формы энергии благодаря расположению «кубов» из атомов металлов и восьмигранников из атомов кислорода.

«Наш подход к обработке перовскитов позволяет управлять пучком не только внутри чипа, но и выводить его вовне. Это свойство может быть полезно в системах, где свет должен покинуть фотонный чип, пройти через свободное пространство и попасть на другой элемент или детектор», - пояснил ведущий научный сотрудник Института автоматизации и процессов управления ДВО РАН Алексей Жижченко.

Метод формирования структуры

Российские физики разработали подход, позволяющий создавать произвольные «рисунки» из таких отверстий на поверхности перовскитов с помощью очень коротких, но мощных вспышек лазера. Работа ведется на микродисках диаметром в несколько микрон. В перспективе это даст возможность управлять характеристиками света, испускаемого микролазером, и встраивать подобные источники в оптические квантовые чипы, системы передачи данных и различные сенсоры, существенно расширив их возможности.

Перспективы технологии

Возможность управлять «закруткой» света и выводить пучок за пределы чипа позволяет встраивать такие источники непосредственно в фотонные интегральные схемы. Это упрощает создание компактных квантовых процессоров, где информация кодируется не только в интенсивности или поляризации света, но и в его орбитальном угловом моменте. Благодаря этому можно увеличить плотность передачи данных и реализовать более сложные квантовые операции на одном чипе.

«Закрученный» свет способен нести дополнительные каналы информации за счет разных значений топологического заряда (степени закрутки). В телекоммуникациях это открывает путь к пространственному мультиплексированию - передаче нескольких независимых потоков данных по одному оптическому волокну или в свободном пространстве без увеличения частоты или мощности. Компактный источник такого излучения, интегрируемый в чип, делает подобные системы более практичными для высокоскоростных линий связи.

Вихревые пучки чувствительны к изменениям окружающей среды, вращению объектов и свойствам материалов. Микролазеры на перовскитах могут применяться в датчиках для высокоточного измерения угловых скоростей, детектирования мельчайших частиц, анализа биологических образцов и контроля качества поверхностей. Возможность вывода света из чипа во внешнюю среду особенно полезна для дистанционного зондирования и портативных сенсоров.

Что нужно для объединения нескольких дата-центров в единый кластер виртуализации Цифровизация

Технология лазерной обработки перовскитов позволяет формировать произвольные структуры наноотверстий, что дает гибкость в настройке характеристик излучения. В перспективе это может привести к созданию перестраиваемых источников света для оптических вычислений, систем защищенной связи и устройств, где требуется точное управление формой и направлением светового пучка.

В целом разработка приближает появление полностью интегрированных фотонных платформ, в которых источники «закрученного» света, волноводы и детекторы будут размещаться на одном компактном чипе.