Квантовые микропиллары создают нейроподобные колебания под воздействием света

Исследователи из Международной иберийской нанотехнологической лаборатории (INL) разработали инновационное нейроморфное фотонное устройство, имитирующее функции биологических нейронов с помощью света. Новая технология, описанная в журнале Scientific Reports в статье "Light-induced negative differential resistance and neural oscillations in neuromorphic photonic semiconductor micropillar sensory neurons", представляет собой значительный прорыв в области нейроморфных вычислений.
Квантовые микропиллары создают нейроподобные колебания под воздействием света
Изображение носит иллюстративный характер

Созданное устройство представляет собой полупроводниковый нейрон, способный обрабатывать оптическую информацию через самоподдерживающиеся колебания. Ключевой особенностью разработки является использование света для управления отрицательным дифференциальным сопротивлением (NDR) в микропилларном квантовом резонансном туннельном диоде (RTD).

Технически устройство выполнено в виде микропилларных RTD-фотодетекторов из n-типа арсенида галлия диаметром от 6 до 10 микрометров. Конструкция включает слои квантовых ям с двойным барьером для квантового резонансного туннелирования. Активация происходит при воздействии ближнего инфракрасного света с длиной волны 830 нанометров, что вызывает колебания с частотой около 350 килогерц.

Исследователи обнаружили, что в темных условиях устройство демонстрирует только положительное дифференциальное сопротивление без самоподдерживающихся колебаний. Однако при воздействии ближнего инфракрасного света возникает область отрицательного дифференциального сопротивления, генерирующая самоподдерживающиеся колебания напряжения. Примечательно, что эти пачечные колебания можно активировать или подавлять путем модуляции входной оптической мощности.

Устройства продемонстрировали стабильное колебательное поведение на протяжении длительных циклов измерений (более 10³ циклов). Импульсно-модулированное освещение позволило контролировать возбуждение и подавление пачечной активности, что имитирует поведение биологических нейронов.

По сравнению с предыдущими подходами, новая технология имеет ряд существенных преимуществ. Она объединяет как сенсорное восприятие, так и колебательное поведение в одном устройстве, устраняя необходимость во внешних компонентах или дополнительных схемах. Это обеспечивает преимущества в скорости, энергоэффективности и миниатюризации. Кроме того, технология совместима с существующими технологиями LiDAR и 3D-сенсорами.

Потенциальные применения этой технологии включают высокоскоростные, энергоэффективные системы искусственного зрения, нейроморфные вычисления на периферийных устройствах и биоинспирированные вычислительные системы следующего поколения. Интеграция оптических сенсорных функций с нейроподобной обработкой в едином устройстве открывает новые возможности для создания более эффективных и компактных нейроморфных систем.


Новое на сайте

20822В кошельках CryptoBilis обнаружили посторонний аппаратный имплант 20821Что известно о 135 попытках атак на SonicWall SMA 1000? 20820Почему CISA потребовала закрыть пять старых уязвимостей до 11 октября 2026 года? 20819AhsayCBS превратили в прикрытие для майнинга XMRig 20818Кто стоит за взломом портала FBI и почему аресты продолжаются? 20817Кто контролирует ИИ-агентов, которых компания не выбирала? 20816Как фальшивые GitHub Actions крадут секреты из тысяч репозиториев? 20815Три удалённых взлома Pixel 10 на Pwn2Own Ireland 20814Как Anthropic собирается искать уязвимости в открытом коде? 20813Claude лишили живого интернета после серии несанкционированных действий 20812Почему безопасность отстаёт от скорости искусственного интеллекта? 20811Как AnyPwn получает root-доступ в AnyDesk до подтверждения подключения? 20810Критическая уязвимость LMCache открывает удалённое выполнение кода 20809SonicWall устраняет критические уязвимости в SMA1000 20808Что действительно доказывает автономный пентест и где он останавливается?
Ссылка