Oxfordin yliopiston tutkijoiden mukaan materiaalit, jotka siirtyvät vaiheesta toiseen, kun ne valaisevat eri polarisaatioita omaavan valon, voivat muodostaa alustan ultranopealle fotoniselle laskennalle ja tiedon tallentamiselle. Materiaalit ovat hybridisoitujen aktiivisten dielektristen nanojohtimien muotoisia rakenteita, ja tutkijat sanovat, että niistä voi tulla osa monijohtojärjestelmää rinnakkaiseen tiedontallennus-, viestintä- ja tietojenkäsittelyyn.
Koska valon eri aallonpituudet eivät ole vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, valokuitukaapelit voivat lähettää valoa useilla aallonpituuksilla kuljettaen datavirtoja rinnakkain. Valon eri polarisaatiot eivät myöskään ole vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, joten periaatteessa kutakin polarisaatiota voitaisiin käyttää samalla tavalla itsenäisenä informaatiokanavana. Tämä mahdollistaisi enemmän tiedon tallentamisen, mikä lisää merkittävästi tiedon tiheyttä.
Mutta vaikka aallonpituusselektiiviset tiedonsiirtojärjestelmät ovat yleisiä, polarisaatioselektiivisiä vaihtoehtoja ei ole tutkittu laajasti, selittää tutkimuksen johtava kirjoittaja. June Sang Lee. "Työmme näyttää ensimmäisen polarisaatioita käyttävän ohjelmoitavan laitteen prototyypin ja se maksimoi tiedonkäsittelyn tiheyden", hän kertoo. Fysiikan maailma. Fotoniikalla on tässä suhteessa valtava etu elektroniikkaan nähden, hän lisää, koska valo kulkee elektroneja nopeammin ja toimii suurilla kaistanleveyksillä. "Laitteemme laskentatiheys on todellakin useita suuruusluokkia suurempi kuin perinteisen elektroniikan."
Toimivat nanolangat
Uusi fotoninen laskentaprosessori koostuu toiminnallisista nanolangoista, jotka on valmistettu vaiheenmuutosmateriaalista, Ge2Sb2Te5(GST) ja piitä, joka toimii dielektrisenä. Tutkijat liittivät nanolangat, joista jokainen on 15 µm pitkä ja 180 nm leveä kahdelle metallielektrodille. Tämä järjestely antoi heille mahdollisuuden mitata sähkövirtaa GST:n läpi, kun he valaisivat sen valopulsseilla 638 nm:n aallonpituudella.
Tällä valolla valaistuna aktiivisen materiaalin vaihe vaihtuu palautuvasti erittäin resistiivisestä (amorfisesta) tilasta johtavaan (kiteiseen). Tutkijat voivat siksi käyttää tulevan valon polarisaatiota säätämään aktiivisen kerroksen valon absorptiota.
Ultraohuet nanolangat voisivat olla siunaus virheenkestävälle kvanttilaskentaan
"Mielenkiintoinen kohta on, että jokainen nanolanka osoittaa valikoivan kytkentävasteen optisten pulssien tiettyyn polarisaatiosuuntaan", Lee sanoo. "Käyttäen tätä konseptia olemme toteuttaneet fotonisen laskentaprosessorin, jossa on useita nanojohtimia, jotta useat valon polarisaatiot voivat olla itsenäisesti vuorovaikutuksessa eri nanolankojen kanssa ja suorittaa rinnakkaislaskentaa."
Tutkijat kuvaavat tutkimusta, joka on julkaistu v Tiede ennakot, varhaisen vaiheen työnä kohti laajamittaista fotonista laskentalaitetta. "Haluaisimme laajentaa tällaista toimivuutta muuttamalla laitteen kokoonpanoa tai käyttämällä integroituja fotonipiirejä", Lee paljastaa. "Haluaisimme myös tutkia lisää muita nanorakenteita, jotka voivat hyödyntää polarisaation ominaisuuksia."
