Международная группа исследователей совершила прорыв в области фотоники, добавив новое измерение — время — к традиционным способам манипуляции светом. Научный коллектив под руководством доктора Марчелло Феррера, доцента кафедры нанофотоники Университета Хериот-Ватт, разработал технологию, позволяющую одновременно контролировать направление и энергию отдельных фотонов.
Исследование проводилось в Школе инженерии и физических наук в Эдинбурге, Шотландия, в сотрудничестве с Университетом Пердью (США). В команду вошли доктор Уоллес Джеффри, постдокторский научный сотрудник, и Свен Штенгель, докторант. Со стороны Университета Пердью в работе участвовали Владимир М. Шалаев и Александра Болтассева, оба — заслуженные профессора электротехники и вычислительной техники.
Результаты исследования, опубликованные в престижном журнале Nature Photonics, демонстрируют возможность манипулировать оптическими свойствами света, добавляя временное измерение. Для этого ученые использовали прозрачные проводящие оксиды (TCO) — особые стеклянные материалы, способные изменять прохождение света. Эти материалы были сформированы в ультратонкие пленки толщиной всего 250 нанометров (0,00025 мм).
Исследователи «скульптурировали» TCO, облучая их ультрабыстрыми импульсами света. Это позволило создать «временно модифицированные» слои, которые дают возможность контролировать скорость движения фотонов. Доктор Феррера описывает это достижение как «крупнейший шаг вперед к созданию идеального оптически контролируемого материала за последние десятилетия».
Прозрачные проводящие оксиды широко используются в солнечных панелях и сенсорных экранах. Особенность разработанных пленок в том, что их толщина меньше длины волны видимого света. Это позволяет манипулировать светом без использования медленных электрических сигналов, что открывает новые возможности для сверхбыстрой обработки данных.
Потенциальные применения этой технологии впечатляют. Она может значительно увеличить скорость и объем обработки данных по сравнению с существующими методами. Ожидается, что новая технология принесет пользу в таких областях, как оптические вычисления и искусственный интеллект, интегрированные квантовые технологии, сверхбыстрая физика, центры обработки данных и виртуальные 3D-иммерсивные технологии.
По оценкам исследователей, вычислительная скорость может увеличиться «на несколько порядков», а системы смогут обрабатывать большие объемы информации при «доле текущих энергозатрат». Технология также позволяет осуществлять экстраординарные преобразования света, включая усиление, создание квантовых состояний и новые формы контроля над светом.
Ученые называют свое открытие началом «новой эры в нелинейной оптике». Оно отвечает растущим потребностям общества в увеличении пропускной способности и стремлению имитировать человеческий мозг с помощью электронного оборудования. Технология обещает снизить энергопотребление и затраты при одновременном увеличении вычислительной мощности, обеспечивая «эффективное и энергоэффективное манипулирование оптическими сигналами на беспрецедентно коротких временных масштабах».
Изображение носит иллюстративный характер
Исследование проводилось в Школе инженерии и физических наук в Эдинбурге, Шотландия, в сотрудничестве с Университетом Пердью (США). В команду вошли доктор Уоллес Джеффри, постдокторский научный сотрудник, и Свен Штенгель, докторант. Со стороны Университета Пердью в работе участвовали Владимир М. Шалаев и Александра Болтассева, оба — заслуженные профессора электротехники и вычислительной техники.
Результаты исследования, опубликованные в престижном журнале Nature Photonics, демонстрируют возможность манипулировать оптическими свойствами света, добавляя временное измерение. Для этого ученые использовали прозрачные проводящие оксиды (TCO) — особые стеклянные материалы, способные изменять прохождение света. Эти материалы были сформированы в ультратонкие пленки толщиной всего 250 нанометров (0,00025 мм).
Исследователи «скульптурировали» TCO, облучая их ультрабыстрыми импульсами света. Это позволило создать «временно модифицированные» слои, которые дают возможность контролировать скорость движения фотонов. Доктор Феррера описывает это достижение как «крупнейший шаг вперед к созданию идеального оптически контролируемого материала за последние десятилетия».
Прозрачные проводящие оксиды широко используются в солнечных панелях и сенсорных экранах. Особенность разработанных пленок в том, что их толщина меньше длины волны видимого света. Это позволяет манипулировать светом без использования медленных электрических сигналов, что открывает новые возможности для сверхбыстрой обработки данных.
Потенциальные применения этой технологии впечатляют. Она может значительно увеличить скорость и объем обработки данных по сравнению с существующими методами. Ожидается, что новая технология принесет пользу в таких областях, как оптические вычисления и искусственный интеллект, интегрированные квантовые технологии, сверхбыстрая физика, центры обработки данных и виртуальные 3D-иммерсивные технологии.
По оценкам исследователей, вычислительная скорость может увеличиться «на несколько порядков», а системы смогут обрабатывать большие объемы информации при «доле текущих энергозатрат». Технология также позволяет осуществлять экстраординарные преобразования света, включая усиление, создание квантовых состояний и новые формы контроля над светом.
Ученые называют свое открытие началом «новой эры в нелинейной оптике». Оно отвечает растущим потребностям общества в увеличении пропускной способности и стремлению имитировать человеческий мозг с помощью электронного оборудования. Технология обещает снизить энергопотребление и затраты при одновременном увеличении вычислительной мощности, обеспечивая «эффективное и энергоэффективное манипулирование оптическими сигналами на беспрецедентно коротких временных масштабах».
