Các nhà nghiên cứu tại Đại học Oxford, Anh cho biết, các vật liệu chuyển từ pha này sang pha khác khi được chiếu sáng bởi ánh sáng với các phân cực khác nhau có thể tạo thành một nền tảng để lưu trữ thông tin và tính toán quang tử cực nhanh. Các vật liệu này có dạng cấu trúc được gọi là dây nano điện môi tích cực lai và các nhà nghiên cứu cho biết chúng có thể trở thành một phần của hệ thống đa dây để lưu trữ dữ liệu, truyền thông và tính toán song song.
Bởi vì các bước sóng ánh sáng khác nhau không tương tác với nhau, cáp quang có thể truyền ánh sáng ở nhiều bước sóng, mang các luồng dữ liệu song song. Các phân cực khác nhau của ánh sáng cũng không tương tác với nhau, vì vậy về nguyên tắc, mỗi phân cực có thể được sử dụng như một kênh thông tin độc lập. Điều này sẽ cho phép nhiều thông tin được lưu trữ hơn, làm tăng mật độ thông tin một cách đáng kể.
Nhưng trong khi các hệ thống chọn lọc bước sóng để truyền dữ liệu là phổ biến, các giải pháp thay thế chọn lọc phân cực vẫn chưa được khám phá rộng rãi, tác giả chính của nghiên cứu giải thích. Tháng Sáu Sang Lee. “Công trình của chúng tôi cho thấy nguyên mẫu đầu tiên của thiết bị có thể lập trình sử dụng phân cực và nó tối đa hóa mật độ xử lý thông tin,” anh nói Thế giới vật lý. Ông cho biết thêm về mặt này, quang tử có một lợi thế rất lớn so với điện tử vì ánh sáng truyền đi nhanh hơn các điện tử và hoạt động trên các băng thông lớn. "Thật vậy, mật độ tính toán của thiết bị của chúng tôi lớn hơn vài bậc so với mật độ của thiết bị điện tử thông thường."
Các dây nano chức năng
Bộ xử lý điện toán quang tử mới bao gồm các dây nano chức năng được làm bằng vật liệu thay đổi pha, Ge2Sb2Te5(GST), và silicon, hoạt động như một chất điện môi. Các nhà nghiên cứu đã kết nối các dây nano, mỗi dây trong số đó là 15 µdài m và rộng 180 nm, tới hai điện cực kim loại. Thiết lập này cho phép họ đo dòng điện qua GST trong khi họ chiếu sáng nó bằng các xung ánh sáng từ tia laser có bước sóng 638 nm.
Khi được chiếu sáng bằng ánh sáng này, pha của vật liệu hoạt động chuyển đổi ngược lại từ trạng thái có điện trở suất cao (vô định hình) sang trạng thái dẫn điện (tinh thể). Do đó, các nhà nghiên cứu có thể sử dụng sự phân cực của ánh sáng tới để điều chỉnh sự hấp thụ ánh sáng của lớp hoạt động.
Các dây nano siêu mỏng có thể là một lợi ích cho tính toán lượng tử chống lỗi
Lee nói: “Điểm thú vị là mỗi dây nano cho thấy một phản ứng chuyển mạch có chọn lọc đối với một hướng phân cực cụ thể của các xung quang. “Sử dụng khái niệm này, chúng tôi đã triển khai bộ xử lý tính toán quang tử với nhiều dây nano để nhiều phân cực ánh sáng có thể tương tác độc lập với các dây nano khác nhau và thực hiện tính toán song song.”
Các nhà nghiên cứu mô tả nghiên cứu, được xuất bản trong Những tiến bộ khoa học, ở giai đoạn đầu, hướng tới một thiết bị tính toán quang tử quy mô lớn. “Chúng tôi muốn mở rộng chức năng như vậy bằng cách thay đổi cấu hình thiết bị hoặc bằng cách sử dụng các mạch quang tử tích hợp,” Lee tiết lộ. “Chúng tôi cũng muốn nghiên cứu sâu hơn các cấu trúc nano khác có thể khai thác các đặc tính của sự phân cực”.
