Materialele care trec de la o fază la alta atunci când sunt iluminate de lumină cu polarizări diferite ar putea forma o platformă pentru calculul fotonic ultrarapid și stocarea informațiilor, spun cercetătorii de la Universitatea Oxford, Marea Britanie. Materialele iau forma unor structuri cunoscute sub numele de nanofire hibridizate-activ-dielectrice, iar cercetătorii spun că ar putea deveni parte dintr-un sistem cu mai multe fire pentru stocarea paralelă a datelor, comunicații și calcul.
Deoarece diferite lungimi de undă de lumină nu interacționează între ele, cablurile de fibră optică pot transmite lumină la mai multe lungimi de undă, transportând fluxuri de date în paralel. Diferitele polarizări ale luminii, de asemenea, nu interacționează între ele, așa că, în principiu, fiecare polarizare ar putea fi folosită în mod similar ca un canal de informare independent. Acest lucru ar permite stocarea mai multor informații, crescând dramatic densitatea informațiilor.
Dar, în timp ce sistemele selective de lungime de undă pentru transmiterea datelor sunt comune, alternativele selective de polarizare nu au fost explorate pe scară largă, explică autorul principal al studiului. June Sang Lee. „Lucrările noastre arată primul prototip de dispozitiv programabil folosind polarizări și maximizează densitatea procesării informațiilor”, spune el. Lumea fizicii. Fotonica are un avantaj imens față de electronică în acest sens, adaugă el, deoarece lumina călătorește mai repede decât electronii și funcționează pe lățimi de bandă mari. „Într-adevăr, densitatea de calcul a dispozitivului nostru este cu câteva ordine de mărime mai mare decât cea a electronicelor convenționale.”
Nanofire funcționale
Noul procesor de calcul fotonic constă din nanofire funcționale realizate dintr-un material cu schimbare de fază, Ge2Sb2Te5(GST) și siliciu, care acționează ca un dielectric. Cercetătorii au conectat nanofirele, fiecare dintre ele fiind de 15 µm lungime și 180 nm lățime, la doi electrozi metalici. Această configurație le-a permis să măsoare curentul electric prin GST în timp ce îl iluminau cu impulsuri de lumină de la un laser cu lungimea de undă de 638 nm.
Când este iluminată cu această lumină, faza materialului activ comută reversibil de la o stare foarte rezistivă (amorfă) la una conductivă (cristalină). Prin urmare, cercetătorii pot folosi polarizarea luminii care intră pentru a regla absorbția luminii de către stratul activ.
Nanofirele ultrasubțiri ar putea fi un avantaj pentru calculul cuantic rezistent la erori
„Punctul interesant este că fiecare nanofire prezintă un răspuns selectiv de comutare la o direcție specifică de polarizare a impulsurilor optice”, spune Lee. „Folosind acest concept, am implementat procesorul de calcul fotonic cu mai multe nanofire, astfel încât polarizările multiple ale luminii să poată interacționa independent cu diferite nanofire și să efectueze calcule paralele.”
Cercetătorii descriu studiul, care este publicat în Avansuri de știință, ca lucru în stadiu incipient pentru un dispozitiv de calcul fotonic la scară largă. „Am dori să extindem o astfel de funcționalitate schimbând configurația dispozitivului sau utilizând circuite fotonice integrate”, dezvăluie Lee. „Am dori, de asemenea, să investigăm în continuare alte nanostructuri care pot exploata proprietățile polarizării.”
