Рекордная долговечность: терагерцовое устройство работает более 11 лет и открывает путь к новым технологиям

Международная группа учёных представила прототип терагерцового устройства, которое установило рекорд долговечности, проработав более 11 лет без потери характеристик. Эта разработка может стать ключом к созданию нового поколения систем связи и квантовых компьютеров.

(a) Схема массива терагерцовых источников на основе эллиптических резонаторов из BSCCO. (b) Детальная схема отдельного эллиптического резонатора на устройстве. Автор: Physical Review Applied (2025). DOI: 10.1103/pwlx-4sjf

Устройство, созданное исследователями из Шотландии, США и Японии, было изготовлено более десяти лет назад и до сих пор функционирует так же хорошо, как и в первый день. Его ключевые элементы меньше ширины человеческого волоса, а для работы требуется всего один вольт.

Терагерцовые технологии уже используются, например, в системах безопасности, но для их широкого внедрения в коммуникации и вычисления критически важна стабильность и долгий срок службы прототипов. Новое устройство решает эту проблему благодаря особым материалам и методам производства.

Оно изготовлено из высокотемпературного сверхпроводника, состоящего из атомарно тонких слоёв, которые устойчивы к воздействию воздуха и влаги. Внутри устройства находятся крошечные эллиптические резонаторы со свойствами джозефсоновских переходов. Они позволяют генерировать и передавать когерентные терагерцовые волны в широком диапазоне частот — от 100 ГГц до 1 ТГц.

Устройство сохраняет работоспособность в экстремальных условиях, действуя как сверхпроводник при температурах около 90 К (выше температуры кипения жидкого азота 77 К) и эффективно излучая свет до 60 К. Это позволяет развертывать критически важные технологии при значительно меньших затратах на охлаждение.

Руководитель проекта, доктор Кавех Делфаназари из Инженерной школы Джеймса Уатта Университета Глазго, отметил: «Одной из ключевых проблем в разработке терагерцовых технологий является обеспечение стабильности, эффективности и долговечности устройств. Прототипы часто служат всего один цикл измерений. Наше же устройство пережило даже спектрометр и компьютер, использовавшиеся для его первоначальных тестов более десяти лет назад».

По его словам, надёжная работа устройства в условиях низкого энергопотребления и криогенных температур делает его пригодным для целого ряда применений — от космической и наземной беспроводной связи до сверхохлаждённой среды, необходимой для квантовых процессоров.

ИИ: Это действительно впечатляющий результат, особенно на фоне стремительного устаревания современной электроники. Устройство, которое десятилетиями сохраняет стабильность в таких сложных условиях, — это не просто лабораторный курьёз, а фундаментальный прорыв. Оно открывает дорогу для создания реальных, а не демонстрационных, систем терагерцовой связи и интеграции с квантовыми вычислителями, где надёжность компонентов — одно из главных требований.