Свет — это самая быстрая материя по Вселенной. Если мы научимся управлять им — передавать и хранить информацию, совершать вычисления — мы достигнем максимально возможных скоростей. Фотоны — это частицы света, его кванты.
Фотонные технологии используются для производства 35% всей продукции в мире. Лазер может резать и обрабатывать материалы, измерять длину предметов и анализировать уровень сахара в крови. Благодаря оптоволокну у нас есть интернет. На беспилотные автомобили ставят лидары, а в сельском хозяйстве применяют лазерные сепараторы зерна.
🕰️ История
🔶 В 1960-м году был изобретён лазер — это стало началом фотоники как области науки. Слово появилось в книге «Фотоника молекул красителей» академика А. Н. Теренина.
🔶 В середине XX века передача данных с помощью электронов по электрическим кабелям достигла предела. Ситуацию спасли волоконно-оптические системы. Это привело к революции в области информационных технологий.
🔶 До 2001 года фотоника была сконцентрирована на телекоммуникациях, а после — к ней стали относить лазерное производство, биологические и химические исследования, изменение климата и экологический мониторинг, медицинскую диагностику, технологию проекции и так далее.
⚙️ Применение
🔹 Передача данных. Электрический сигнал преобразуется в свет и отправляется по оптоволокну, а на другом конце — принимается и перекодируется обратно в электрический сигнал.
🔹 Промышленность. Лазеры используют для обработки материалов, для диагностики и технических измерений (вспомните лазерный уровень), сварки и прошивки отверстий, поверхностного упрочнения металла, гравировки.
🔹 Волоконно-оптический гироскоп. Первый беспилотный самолёт был построен на базе гироскопа, а смартфон меняет ориентацию экрана в зависимости от положения. В оптическом гироскопе лучи света запускают по оптоволокну, закрученному в катушку; один из лучей придёт раньше — и это позволят измерить изменения положения в 0,01 градуса.
🔹 Морская разведка месторождений. Для исследования морского рельефа и составления карты его плотности, поиска залежей углеводородов используют гидроакустику: посылается сигнал, и его характеру можно узнать об объектах. Здесь также можно использовать оптоволокно — световод станет микрофоном и сенсором.
🔹 Медицина. Фотонику используют для медицинской диагностики и терапии. Ещё одно направление — адресная доставка лекарственных препаратов в организм человека в специальных нанокапсулах.
🔹 Переход от электроники к фотонике. Микропроцессоры имеют огромное количество транзисторов. Они греются и соединены большим количеством проводов, что ограничивает тактовую частоту. Выход — использовать фотоны вместо электронов.
🔹 Сельское хозяйство. Лазерами обрабатывают зерновые культуры, с их помощью производят диагностику растений. Оптико-электронные приборы используют для контроля качества продукции.
🔹 Квантовые вычисления. Мы уже писали о квантовых компьютерах, которые перестают быть фантастикой. Intel, IBM, Google стараются использовать эту технологию. Подробнее про квантовые компьютеры читайте в одном из наших прошлых постов.
💰 Инвестиции
Рынок фотоники оценивался в 2019 году в $686 млрд, а к 2025 году он может перевалить за $1,08 триллиона.
🔵 Nu Quantum, разрабатывающий оборудование для квантовой криптографии и квантового моделирования, привлёк £2,1 млн в октябре этого года.
🔵 Sense Photonics, разработчик решений для беспилотных автомобилей, неделю назад привлёк $6 млн, всего инвестиции в него составили $33,7млн.
🔵 Ayar Labs получил $35 млн. Вместо электронной передачи данных в микропроцессорах он предлагает использовать свет – и это сможет усилить возможности компьютеров, в том числе в целях создания искусственного интеллекта.
Фотоника относится к «сквозным технологиям» — её можно применять в самых разных отраслях и в разных целях. В 2020 году в России стартовал отбор нового Центра компетенций Национальной технологической инициативы, который займётся устранением барьеров, внедрением новых прикладных технологий и стандартизацией в этой области.
Читайте о том, как получают энергию из волн океана, что такое блокчейн и где он используется и зачем нужны квантовые коммуникации.
Подписывайтесь на телеграм-канал Дока Брауна, чтобы первыми читать узнавать о знаковых новостях венчурного рынка и новых технологиях.