Цивилизация
Российские физики из Московского государственного университета разработали фотонный переключатель, работающий на кремниевых наноструктурах. В будущем это устройство может использоваться при создании суперкомпьютеров, передающих информацию с огромной скоростью — такой, которая позволит скачивать тысячи фильмов за одну секунду. Соответствующая статья была опубликована в журнале Nano Letters.
Данная разработка относится к сфере фотоники. Основная задача этой дисциплины — та же, что и у электроники, то есть создание приборов и устройств для приема, передачи, обработки и хранения информации. Отличается фотоника от электроники тем, что вместо электронов использует кванты света — фотоны. Главное их преимущество в том, что они практически не взаимодействуют друг с другом и со средой, в которой распространяются, и потому более предпочтительны для передачи информации.
Созданное российскими физиками устройство представляет собой диск, диаметр которого не превышает 250 нм. Ученые называют его фотонным переключателем — на диск отправляются два лазерных импульса, которые благодаря наличию у кремниевых наночастиц магнитных резонансов взаимодействуют друг с другом. Если импульсы приходят одновременно, то один из них вступает во взаимодействие со вторым и гасит его за счет эффекта двухфотонного поглощения. Если импульсы разделены короткой паузой длительностью 100 фемтосекунд — 1 фемтосекунда равна одной миллионной от одной миллиардной части секунды, — то взаимодействие не происходит, и второй импульс проходит через наноструктуру, не изменяясь.
Ведущий автор исследования Максим Щербаков комментирует: «Нам удалось разработать структуру, в которой также сведена на нет роль свободных носителей. Свободные носители — то есть электроны и дырки — в устройствах интегральной фотоники традиционно накладывают серьезные ограничения на скорости преобразования сигналов. Наша работа представляет собой важный шаг для развития активных устройств фотоники — логических элементов, транзисторов. Особенности технологии, примененной нами в нашей разработке, позволят уже сейчас использовать ее в схемах кремниевой интегральной фотоники».
Устройство позволит создать устройства передачи и обработки информации, работающие с огромной скоростью — такой, которая позволит скачивать тысячи художественных фильмов за одну секунду.
