Теормин (1128563), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Благодаря этому снижается роль дисперсии. Профиль показателяпреломления градиентного волокна может быть параболическим, треугольным, ломаным и т.д.Оптические волокна могут быть одномодовыми и многомодовыми. Диаметр сердцевиныодномодовых волокон составляет от 7 до 10 микрон. Благодаря малому диаметру достигаетсяпередача по волокну лишь одной моды электромагнитного излучения, за счёт чего исключаетсявлияние дисперсионных искажений. В настоящее время практически все производимые волокнаявляются одномодовыми.В многомодовом оптическом волокне со ступенчатом профилем, моды распространяются пооптическим путям разной длинны и поэтому приходят к концу световода в разное время. Этадисперсия может быть значительно уменьшена.В общем случае дисперсия определяется тремя основными факторами: различием в скоростираспространения разных мод, направляющими свойствами оптического волокна, физическимипараметрами материала волокна.Критическая длина волны:, где Pmn – табличный параметр, характеризующий тип волны(моду).49.
Оптические передатчики и приемники: свето- и фотодиоды, полупроводниковыелазеры. Предельная скорость передачи информации. Оптические солитоны.Светодиод или светоизлучающий диод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочнымпереходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока.Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра. Его спектральные характеристики зависят вомногом от химического состава использованных в нём полупроводников.Фотодиод — приёмник оптического излучения, который преобразует попавший на егофоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе.Полупроводниковый лазер — твердотельный лазер, в котором в качестве рабочего веществаиспользуется полупроводник. В таком лазере, в отличие от лазеров других типов (в том числе идругих твердотельных), используются излучательные переходы не между изолированнымиуровнями энергии атомов, молекул и ионов, а между разрешенными энергетическими зонамиили подзонами кристалла.Временное уплотнение (TDM) - увеличение частоты передачи сигналов, т.е.
использование припередаче (в цифровом режиме кодирования) импульсных сигналов минимальной длительности искважности.Один из способов реализации принципа TDM - использование сверхкоротких (длительность ~1-10пс) световых импульсов - солитонов. Считается, что именно в этом случае будут достигнутыпредельные (~Тбит/с) скорости передачи данных по одномодовому волокну.50. Реализация устойчивых одно- и многоэлектронных состояний в различных системах.Предельные размеры, быстродействие и энергозатраты. Нанотехнологии и новыематериалы.Потенциальная яма - область пространства, где присутствует локальный минимум потенциальнойэнергии частицы частицы.
При отклонении частицы от точки, соответствующей минимумупотенциальной энергии возникает сила, направленная в противоположную отклонению сторону.Если частица подчиняется законам квантовой механики, то даже несмотря на недостаток энергииона с определенной вероятностью может покинуть потенциальную яму (явление туннельногоэффекта).Потенциальный барьер - область пространства, разделяющая две другие области с различнымиили одинаковыми потенциальными энергиями. Характеризуется «высотой» - минимальнойэнергией классической частицы, необходимой для преодоления барьера. Если частицаподчиняется квантовым законам, то даже несмотря на недостаток энергии она с определеннойвероятностью может преодолеть потенциальный барьер (явление туннельного эффекта).Минимальный размер потенциальной ямы определяется предельной локализацией частицы,которую можно оценить по периоду кристаллической решетки.
Поскольку в современныхсистемах на бит информации приходится > 100 частиц, предельный размер на бит информации 4-5 периодов решетки.Минимальная глубина потенциальной ямы (высота потенциального барьера) определяетсясредней энергией теплового возбуждения частицы (3/2 kT), которой должно быть недостаточнодля покидания ямы.Это же определяет минимальные затраты энергии (~10-17-10-18 Дж) и выделение тепла приперезаписи одного бита информации.1998 - IBM, технология «кремний на изоляторе» (КНИ, SOI): на кремниевой пластине формируетсяслой SiO2 (изолятор), а поверх него - тонкий слой Si.В 2004 технологию «напряженный» кремний» Intel и AMD применили для техпроцесса 90 нм.
Для65 нм была внедрена ионная имплантация германия и углерода в исток и сток. Германий«раздувает» концы транзистора и сжимает канал, что увеличивает скорость дырок (основныхносителей заряда в p-канальных транзисторах). Углерод сжимает исток и сток, что растягивает nканал, увеличивая подвижность электронов. Также весь p-канальный транзистор покрываетсясжимающим слоем нитрида кремнияДля 90-нм техпроцесса толщина затвора уменьшилась до 1,2 (Intel) - 1,9 (Fujitsu) нм при периодерешетки кремния - 0,543 нм.
В таких условиях электроны начинают туннелировать черездиэлектрик, что приводит к утечке тока. Поэтому для 65-нм техпроцесса уменьшились всепараметры транзистора, кроме толщины затвора.За счет использования слоя оксинитрида кремния-гафния (HfSiON, k = 20-40) толщиной 3 нм втехнологическом процессе 45-нм удалось уменьшить утечки тока в 20-1000 раз.Углеродные нанотрубки - длинные цилиндрические структуры (диаметр от одного до несколькихдесятков нанометров, длина до нескольких сантиметров), состоящие из одной или несколькихсвернутых в трубку гексагональных графитовых плоскостей и заканчивающиеся обычнополусферой, которая может рассматриваться как половина молекулы фулерена.51. Вычисления в «классических» и «квантовых» компьютерах.
Биты и кубиты.«Квантовые» алгоритмы.Квантовый компьютер - вычислительное устройство, которое работает на основе квантовоймеханики и принципиально отличается от классических компьютеров.Для вычислений квантовый компьютер использует не обычные (классические) алгоритмы, аквантовые алгоритмы, реализуемые в процессах квантовой природы. За счет этого используютсяквантовый параллелизм и квантовая запутанность.Квантовый алгоритм - алгоритм, предназначенный для выполнения на квантовом компьютере.Квантовый алгоритм - классический алгоритм, который задает последовательность унитарныхопераций с указанием, над какими именно кубитами их надо совершать.
Алгоритм задается либов виде словесного описания команд, либо с помощью их графической записи в виде системывентилей (quantum gate array).Результат работы алгоритма всегда носит вероятностный характер. Однако за счет сравнительнонебольшого увеличения числа операций в алгоритме вероятность получения правильногорезультата может быть сделана сколь угодно близкой к единице.52. Как построить квантовый компьютер? Когерентность состояний. Особенности«квантовых» вычислений. Разрушение когерентности как источник ошибок при«квантовых» вычислениях и их коррекция.Бор постулировал, что электроны в атоме могут двигаться только по определенным(стационарным) орбитам, находясь на которых они вопреки классической физике не излучают.Излучение и поглощение происходят только в момент перехода с одной орбиты на другую.Основа квантовой механики – уравнение Шредингера, которое описывает эволюцию волновойфункции квантовой системы.Квантовая (когерентная) суперпозиция - суперпозиция состояний, которые не могут бытьреализованы одновременно (с классической точки зрения – взаимоисключающих состояний).Когерентность – коррелированность (согласованность) нескольких колебательных или волновыхпроцессов во времени, проявляющаяся при их сложении.
Колебания когерентны, если разность ихфаз постоянна во времени и при сложении колебаний получается колебание той же частоты.Квантовая перепутанность (запутанность) – квантовомеханическое явление, при которомквантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми.Источник перепутанных фотонов - нелинейный кристалл, в котором за счет спонтанногопараметрического рассеяния фотонов определенной частоты рождаются два конуса излученияразной поляризации, несущие пары перепутанных фотонов (бифотонов).Квантовая телепортация (1993) - передача квантового состояния на расстояние при помощиразъединенной в пространстве перепутанной пары и классического канала связи.Квантовый компьютер - вычислительное устройство, которое работает на основе квантовоймеханики и принципиально отличается от классических компьютеров.Для вычислений квантовый компьютер использует не обычные (классические) алгоритмы, аквантовые алгоритмы, реализуемые в процессах квантовой природы.
За счет этого используютсяквантовый параллелизм и квантовая запутанность.Оптически контролируемые кубиты. Тонкая пленка Si наносится на кварцевую или алмазнуюподложку, после чего заполняется донорами: кубитами (красные частицы) и управляющимиэлементами (зеленые частицы)..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
