Новая технология может лечь в основу фотонных чипов для ИИ и суперкомпьютеров
Учёные Университета ИТМО разработали способ сверхбыстрого управления светом с помощью лазерных импульсов. Как сообщили в вузе, новая технология работает в тысячи раз быстрее существующих решений и не требует механического или электрического воздействия.
Главное преимущество нашего подхода — скорость и энергоэффективность. Если управлять светом через нагрев, процесс занимает микросекунды, а мы добились переключения быстрее в сотни тысяч раз. При этом из-за того, что полупроводниковый слой имеет толщину всего в три атома, для переключения требуются гораздо меньшие мощности лазера, чем в других оптических методах. А работа при комнатной температуре позволяет интегрировать наше решение в реальные вычислительные устройства на чипе.
— Василий Кравцов, руководитель лаборатории «Низкоразмерные квантовые материалы» ИТМО
По мере уменьшения размеров устройств традиционные проводники хуже справляются с нагрузкой, особенно при обработке задач искусственного интеллекта. Альтернативой становятся фотонные чипы, где информацию передают частицы света, однако управлять ими значительно сложнее.
В основе нового подхода — работа с экситон-поляритонами, гибридными частицами, сочетающими свойства света и вещества. Если раньше учёные управляли ими механически, изменяя расстояние между элементами, то теперь используют сверхкороткие лазерные импульсы. Они меняют свойства частиц и позволяют «переключать» свет менее чем за одну триллионную долю секунды.
Для реализации метода исследователи встроили атомарно тонкий слой полупроводника в специальный волновод и использовали улучшенную оптическую систему наблюдения. Это позволило контролировать процесс без вмешательства в структуру устройства.
По оценке разработчиков, технология может лечь в основу оптических модуляторов и логических элементов для фотонных микросхем. В ближайшие 2–3 года команда планирует создать прототип чипа, который сможет управлять светом в заданных точках. В перспективе такие решения могут применяться в суперкомпьютерах и телекоммуникационном оборудовании.