Получен новый, простой, но эффективный диод для микроволн

Ученые из Китая и Канады некоторое время занимались разработкой проекта для микроволновых устройств и квантовых компьютеров. Заключался данный проект в изобретении простого диода, который подходил бы для микроволн, потому что свободно пропускал их в одном направлении, а в обратном — ослаблял их силу практически в тысячу раз. Разработка данного проекта была невозможна без учета принципов электродинамики, поскольку главным из них, влияющим на работу всей конструкции, является принцип взаимности. Раскрывается он в отношении между электромагнитным полем и его источником, то есть переменным током. Принцип гласит о том, что от перемены мест поля источника и измерительного прибора их отношение не изменится. Ученые решили нарушить данный принцип, используя в своей системе нелинейность.

Она влияет на распространение волн в противоположных направлениях, поэтому будет активно регистрироваться чувствительными устройствами, что, собственно, и нужно для построения диода. Именно на нарушении принципа обратимости было разработано эффективное устройство, действие которого уже проверено с помощью испытательных машин. Работа диода заключается в интерференции между когерентной и диссипативной связью микроволн и магнонами. Оборудование представляет собой полость, имеющую крестообразную полуоткрытую форму. В такой полости будут свободно возбуждаться и стоячие, и бегущие волны одновременно. Рядом с ней находится небольшая сфера, выполненная из особого материала — железо-иттриевого граната. Диаметр ЖИГ-сферы составляет около 1 мм, поэтому, чтобы поместить её на свое место, был использован специальный микромеханический зонд кантилевер.

Ученые направляют микроволны по данной полости, которые, в свою очередь, возбуждают магноны, находящиеся в сфере. Магноны представляют собой квазичастицы, частота которых контролируется с помощью высоконапряжённого магнитного поля. Данная полость является идеальным местом для того, чтобы поместить микроволновый диод с соблюдением особых режимов для осуществления пропуска волн в противоположных направлениях. При правильно подобранной частоте микроволновый диод пропускает волны в одну сторону и блокирует их в обратном направлении, ослабляя их силу почти в тысячу раз. Подобный способ нарушения принципа взаимности довольно прост, как и сама конструкция. Возможно, такое оборудование будет использоваться при разработке кубитных квантовых компьютеров.