Ученые из Мичиганского университета сделали важный прорыв. Они представили сверхбыстрый полностью оптический переключатель, способный управлять световыми сигналами без необходимости в электрическом преобразовании. Это устройство обещает стать ключевым элементом в развитии оптических вычислений и оптических нейронных сетей.
Основной принцип действия устройства заключается в использовании оптической полости, которая покрыта сверхтонким слоем полупроводникового материала. Через эту полость пропускается циркулярно поляризованный свет, который создаёт псевдомагнитное поле. Это поле оказывает влияние на электронные полосы полупроводника, изменяя их ориентацию по спинам. Благодаря такому подходу световые сигналы можно переключать без использования электричества, что значительно снижает энергопотребление.
Уникальность этой технологии заключается в способности изменять ориентацию спинов электронов, просто изменяя направление закручивания света. Это открывает новые горизонты как для фундаментальной науки, так и для прикладных технологий, связанных с обработкой информации.
Одним из важных открытий стало то, что псевдомагнитное поле нарушает симметрию обращения времени. Это открытие имеет значительное значение для создания экзотических состояний материи, которые могут быть использованы в фундаментальных исследованиях. Также это даёт старт новому этапу в разработке технологий, основанных на оптических процессах.
Линсяо Чжоу, ведущий автор исследования и доктор физики в Мичиганском университете, подчеркнул важность этого достижения. По его словам, данный оптический переключатель может стать основным блоком в будущих оптических компьютерах и нейронных сетях. Полностью оптические вычисления могут обеспечить невероятную скорость обработки данных и эффективность за счёт устранения необходимости в электрических преобразованиях.
Стивен Форрест, профессор электротехники в Мичиганском университете и один из соавторов исследования, отметил, что снижение энергопотребления — это ключевой фактор для успеха оптических вычислений. Использование двумерных материалов в данном устройстве позволяет добиться очень низкого энергопотребления на один бит данных, что делает технологию особенно перспективной для масштабируемых вычислительных систем.
Хуэй Дэн, профессор физики и электротехники, соавтор исследования, заявил, что это открытие расширяет возможности фундаментальной науки. Нарушение симметрии обращения времени может стать основой для новых физических теорий и моделей, а также для создания уникальных состояний материи, которые ранее были недоступны для изучения. Помимо этого, применение больших псевдомагнитных полей открывает новые возможности для разработки инновационных технологий в области вычислительной техники.