Физики Сколтеха переключили свет одним фотоном, приблизив появление оптических компьютеров

Ученые Сколтеха переключили свет одним фотоном, сделав важный шаг к оптическим компьютерам, сообщает Naked Science.

Российские физики запатентовали способ переключения поляритонного конденсата при комнатной температуре единичным фотоном.

Поляритонный конденсат — это состояние материи, которое образно характеризуется как «жидкий свет». Конденсат является одним из главных кандидатов для создания устройств хранения и передачи данных в оптических компьютерах. Возможность эффективно и быстро переключать его состояние — необходимое условие для создания оптического компьютера, где информация будет передаваться фотонами, что позволит значительно повысить скорость вычислений и уменьшить потребление электроэнергии в сравнении с устройствами, функционирующими на традиционных принципах.

«Сложность состоит в том, что оптические вычисления подразумевают, что два световых сигнала должны друг с другом взаимодействовать, но законы физики таковы, что свет практически не взаимодействует со светом: можно включить один фонарь, а потом посветить другим фонарем перпендикулярно конусу света первого, и это никак на него не повлияет. Одна из главных вещей, которой занимаются в фотонике, — это как раз поиск способов заставить одну световую волну повлиять на состояние другой», — прокомментировал результаты исследования один из авторов изобретения, профессор Сколтеха Павлос Лагудакис.

Поскольку световые волны почти не взаимодействуют друг с другом, чтобы изменить исходный сигнал, управляющий должен быть по мощности сопоставим с ним. Это энергозатратно, и потому управляющий сигнал необходимо сделать слабее того, который он должен переключить. Однофотонное переключение в этом смысле наилучший из возможных вариантов, так как переключение происходит под воздействием всего одного фотона.

Для эксперимента были точно подобраны два лазера. Под воздействием первого в особом материале возникала капля «жидкого света» — определенное количество синхронизированных друг с другом поляритонов. Это был условный «ноль». Второй лазер посылал в систему фотон. Число синхронизированных поляритонов увеличивалось — получалась «единица».

Важной характеристикой эксперимента является то, что он проводился при комнатных температуре и давлении, что отличает его в лучшую сторону от конкурирующих подходов, где рабочая температура близка к абсолютному нулю, необходим вакуум или сильное магнитное поле.

0 комментариев