Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Отечественные ученые еще на шаг приблизили эру фотонных компьютеров
Ученые из ИТМО, Политехнического университета Милана (Италия) и Университета Брешии (Италия) представили новый способ управления свойствами метаповерхностей при помощи лазерного излучения. Метод позволяет переключать оптические состояния в структуре за триллионные доли секунды. Управление светом с высокой скоростью позволит передавать большее количество данных за меньшее время, создавать фотонный компьютер и более точные сенсоры для медицины.
Результаты исследования опубликованы в журнале Light: Science & Applications. Чтобы быстро передавать данные и создавать эффективные системы коммуникации, важно быстро посылать и обрабатывать оптические сигналы. Сейчас для этого используют электричество, но будущее за полностью оптическими системами: световые сигналы передаются быстрее электрических, а энергии при этом тратится меньше. Один из перспективных способов для быстрого управления светом реализуется с помощью метаповерхностей — сверхтонких оптических линз, способных точно настраивать взаимодействие с электромагнитными волнами. Во всех известных работах скорость этого метода значительно ограничена и не превышает наносекунды или десятки пикосекунд, поэтому ученые ищут способы увеличить эту скорость.
Команда исследователей разработала новый подход к управлению светом в метаповерхностях — их предложили подсвечивать лазером. В качестве модели физики предложили использовать одномерную или двумерную метаповерхность на основе AlGaAs на сапфировой подложке. Короткие лазерные импульсы нарушают симметрию этой наноструктуры, открывая радиационный канал, через который в метаповерхность проникает излучение, и переключает оптические состояния. Канал быстро закрывается и структура возвращается в прежнее оптическое состояние. Эта идея появилась в рамках многолетней коллаборации ученых ИТМО с профессорами К. Де Анджелисом (Университет Брешии) и Д. Делла Валле (Политехнический университет Милана).
С помощью оптического воздействия физикам удалось получить оценки для сверхвысокой скорости переключения световых эффектов — она исчисляется в долях пикосекунд. Преимущество нового подхода в том, что он реализуется в видимом диапазоне и не требует сложных многослойных структур или электрических схем — предложенная схема реализуется в геометрии «зонда-накачки», когда управляющий накачивающий оптический импульс модулирует пробный (зондирующий) канал.
Пока исследование только теоретическое, но в дальнейшем физики планируют проверить расчеты экспериментальным путем.
Управление светом с высокой скоростью открывает путь к созданию новых типов оптических переключателей и модуляторов. Например, они пригодятся для сверхбыстрой связи, где данные передаются светом, а не электричеством; при создании работающих на свету процессоров для оптических компьютеров, которые будут потреблять меньше энергии и быстрее вычислять; улучшенных сенсоров и датчиков для медицины или камер с невидимыми диапазонами света, а также в голографии и AR/VR для создания более четких и динамичных изображений в очках дополненной реальности.
«Сейчас частота работы электронных процессоров ограничена и не растет выше 3-4 гигагерц. Оптические методы позволяют увеличить эту скорость на порядки. В нашем случае — до единиц терагерц, что позволит теоретически увеличить скорость передачи данных. Новый подход можно адаптировать к метаповерхностям на основе других полупроводников — например, кремния, который часто применяется в фотонных устройствах», — рассказал один из авторов исследования, ведущий сотрудник Нового физтеха ИТМО Михаил Петров.
Исследование поддержано программой «Приоритет 2030» в рамках фронтирной лаборатории «Нанофотонные метаструктуры для сверхбыстрых оптических вычислений».
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
На Меркурии может появиться первый в истории «вечный рассвет»: ученые предложили отправить туда планетоход, который будет постоянно ехать вдоль границы дня и ночи. Подход открывает путь к изучению одного из самых загадочных миров Солнечной системы без риска разрушительного перегрева.
Микробиологи вырастили неизвестный ранее вид Асгард-архей из гиперсоленых микробных матов и впервые сделали 3D-снимки их прямого физического контакта с симбиотическими бактериями. Анализ томограмм показал встречное структурное движение: археи формируют сложную сеть из нитей и отпочковывающихся мембранных пузырьков, а бактерии прокладывают к этой сети прямые белковые нанотрубки. Визуализация подтверждает гипотезу о том, что эукариотические клетки возникли в результате тесного физического и метаболического переплетения двух микроорганизмов.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно