Китайские ученые утверждают, что им удалось найти новый способ заставить свет двигаться по микрочипу более чем в 10 000 раз медленнее. Эта разработка способна повысить производительность фотонных процессоров и улучшить их применение в светочувствительных, коммуникационных и вычислительных системах.
Исследование было проведено группой специалистов из Шэньчжэньского института передовых технологий при Китайской академии наук.
Фотонные процессоры используют в своих схемах фотоны вместо электронов. Они потребляют меньше энергии и работают быстрее. Хотя скорость света в вакууме является константой, ее можно замедлить в других средах, а значит, ею можно больше манипулировать, что очень важно при создании фотонных чипов.
– Когда свет замедляется, плотность энергии света увеличивается. Это означает, что при той же длине устройства эффективное расстояние для взаимодействия света становится больше, что существенно повышает производительность фотонного устройства, – говорит автор исследования Ли Гуаньюань.
В настоящее время основной метод контроля скорости света основан на использовании метаповерхностей – искусственных материалов, состоящих из наноструктур. При попадании света, они резонируют, изменяя его амплитуду и фазу.
Однако поглощение и рассеивание света этими искусственными атомами может привести к потере света, что сокращает срок жизни фотонов, ограничивая возможности замедления скорости света.
Чтобы обойти эту проблему, команда Ли внесла улучшения в используемые материалы и конструкцию.
– Мы разработали периодическую структуру поверхности из 100-нанометровых кремниевых нанодисков. Эта конструкция смещает путь света изнутри наноструктур к их поверхности, что значительно снижает потери на поглощение материала. Кроме того, некоторые фотоны, потерянные из-за рассеяния, захватываются соседними структурами, возобновляя процесс распространения и продлевая срок жизни фотона, – отмечает Ли Гуаньюань.
По словам Ли, технология также может снизить стоимость производства фотонных чипов и расширить сферу их применения.
