Materiali, ki prehajajo iz ene faze v drugo, ko jih osvetli svetloba z različnimi polarizacijami, bi lahko tvorili platformo za ultrahitro fotonsko računalništvo in shranjevanje informacij, pravijo raziskovalci z univerze v Oxfordu v Veliki Britaniji. Materiali so v obliki struktur, znanih kot hibridizirane aktivne dielektrične nanožice, in raziskovalci pravijo, da bi lahko postali del večžičnega sistema za vzporedno shranjevanje podatkov, komunikacije in računalništvo.
Ker različne valovne dolžine svetlobe ne delujejo med seboj, lahko kabli iz optičnih vlaken prenašajo svetlobo na več valovnih dolžinah in vzporedno prenašajo tokove podatkov. Različne polarizacije svetlobe prav tako ne delujejo med seboj, tako da bi lahko načeloma vsako polarizacijo podobno uporabili kot neodvisen informacijski kanal. To bi omogočilo shranjevanje več informacij, kar bi dramatično povečalo gostoto informacij.
Medtem ko so sistemi za prenos podatkov, selektivni glede na valovno dolžino, pogosti, alternative, selektivne za polarizacijo, niso bile široko raziskane, pojasnjuje glavni avtor študije June Sang Lee. »Naše delo prikazuje prvi prototip programabilne naprave, ki uporablja polarizacije in poveča gostoto obdelave informacij,« pravi. Svet fizike. Fotonika ima v tem pogledu veliko prednost pred elektroniko, dodaja, saj svetloba potuje hitreje kot elektroni in deluje v velikih pasovnih širinah. "Dejansko je računalniška gostota naše naprave za nekaj velikosti večja od gostote običajne elektronike."
Funkcionalne nanožice
Novi fotonski računalniški procesor je sestavljen iz funkcionalnih nanožic iz fazno spremenljivega materiala Ge2Sb2Te5(GST) in silicij, ki deluje kot dielektrik. Raziskovalci so povezali nanožice, od katerih je vsaka 15 µm dolg in 180 nm širok na dve kovinski elektrodi. Ta nastavitev jim je omogočila merjenje električnega toka skozi GST, medtem ko so ga osvetljevali s svetlobnimi impulzi iz laserja z valovno dolžino 638 nm.
Ob osvetlitvi s to svetlobo se faza aktivnega materiala reverzibilno preklopi iz visoko uporovnega (amorfnega) stanja v prevodno (kristalno). Raziskovalci lahko zato uporabijo polarizacijo vhodne svetlobe, da prilagodijo absorpcijo svetlobe v aktivni plasti.
Ultratanke nanožice bi lahko bile prednost za kvantno računalništvo, odporno na napake
"Zanimivo je, da vsaka nanožica kaže selektivni preklopni odziv na določeno smer polarizacije optičnih impulzov," pravi Lee. "Z uporabo tega koncepta smo uvedli fotonski računalniški procesor z več nanožicami, tako da lahko več polarizacij svetlobe neodvisno sodeluje z različnimi nanožicami in izvaja vzporedno računanje."
Raziskovalci opisujejo študijo, ki je objavljena v Znanost Predplačila, kot zgodnja faza dela v smeri obsežne fotonske računalniške naprave. "Radi bi povečali takšno funkcionalnost s spreminjanjem konfiguracije naprave ali z uporabo integriranih fotonskih vezij," razkriva Lee. "Radi bi tudi nadalje raziskali druge nanostrukture, ki lahko izkoristijo lastnosti polarizacije."
