Фотонни материали за мощни, ефективни базирани на светлина изчисления


Изследователи в Университет на Централна Флорида работят върху нови фотонни материали, които някой ден биха могли да помогнат за разработването на нискоенергийни, свръхбързи базирани на светлина изчисления.

Учените създават фотонни материали за мощни, ефективни базирани на светлина изчисления.
Нов фотонен материал, разработен от UCF, преодолява недостатъците на съвременните топологични дизайни, които предлагат по-малко функции и контрол, като същевременно поддържат много по-дълги дължини на разпространение за информационни пакети чрез минимизиране на загубите на мощност. Кредит на изображението: Adobe Stock

Новите материали, признати за топологични изолатори, приличат на проводници, обърнати отвътре навън, като токът тече отвън, а вътрешността е изолирана.

Топологичните изолатори са важни, тъй като могат да се използват в схеми, които позволяват повече процесорна мощност да бъде натъпкана в едно пространство, без да се произвежда топлина, предотвратявайки проблема с прегряването, пред който са изправени днешните прогресивно по-малки вериги.

Учените са използвали нов, верижен дизайн на пчелна пита, за да генерират материалите в тяхната скорошна работа, която е публикувана в списанието Природни материали.

Верижният дизайн с пчелна пита беше гравиран лазерно върху проба от силициев диоксид, материал, който обикновено се използва за производство на фотонни вериги, от учените.

Учените могат да модулират тока, без да огъват или разтягат фотонните проводници, което е важна характеристика за регулиране на нивото на светлината и следователно на данните във веригата.

Новият фотонен материал преодолява ограниченията на настоящите топологични проекти, които предоставят по-малко функции и контрол, като същевременно позволяват много по-дълги дължини на разпространение на информационните пакети чрез минимизиране на загубата на енергия.

Учените твърдят, че новият метод за проектиране на биморфните топологични изолатори ще предизвика преход от традиционните модулационни формати, превръщайки базираните на светлина изчислителни технологии в реалност.

Топологичните изолатори също могат да се използват един ден за защита и използване на крехки битове от квантова информация, което позволява процесорна мощност стотици милиони пъти по-бърза от днешните класически компютри.

Учените са използвали сложна технология за изобразяване и числени симулации, за да осигурят своите наблюдения.

Биморфните топологични изолатори въвеждат нова промяна в парадигмата в дизайна на фотонната верига, като позволяват сигурно транспортиране на светлинни пакети с минимални загуби.

Георгиос Пириалакос, водещ автор на изследването и постдокторант, Колеж по оптика и фотоника, Университет на Централна Флорида

Интегрирането на нелинейни материали в решетката може да улесни ефективния контрол на топологичните области, генерирайки персонализирани пътища за светлинни пакети, според Деметриос Христодулидес, професор в Колежа по оптика и фотоника на UCF и съавтор на изследването.

Агенцията за напреднали научни проекти в областта на отбраната, Службата за мултидисциплинарна университетска инициатива за военноморски изследвания, Службата за научни изследвания на мултидисциплинарната университетска инициатива на ВВС и Националната научна фондация на Съединените щати подкрепиха изследването.

Отделът по математика и физически науки на фондация Симонс, фондация WM Keck, американо-израелската бинационална научна фондация, Изследователската лаборатория на военновъздушните сили на Съединените щати и Deutsche Forschungsgemein-schaft, както и фондация Alfried Krupp von Bohlen и Halbach, също подкрепи изследването.

Справка за журнала:

Пириалакос, Г.Г., et al. (2022) Биморфни топологични изолатори Floquet. Природни материали. doi.org/10.1038/s41563-022-01238-w.

Източник: https://www.ucf.edu/