Физики создали метаматериал, открывающий новые возможности в создании оптических компьютеров

Физики и математики всего мира уже давно бьются над проблемой создания абсолютно нового продукта — оптических компьютеров на фотонной основе. И лишь недавно команде разработчиков из Гарварда удалось создать материал, принципиально меняющий положение дел. Исследователи из Школы технических и прикладных наук (School of Engineering and Applied Sciences, SEAS) Гарвардского университета, возглавляемые профессором Эриком Мазуром (Eric Mazur) разработали новый метаматериал, позволяющий создать технологию управления светом.

Новый метаматериал обладает нулевым значением коэффициента преломления света и способен обеспечить реализацию технологий, необходимых для области квантовых вычислений и квантовых коммуникаций. Согласно Эрику Мазуру метаматериал с нулевым показателем преломления света создает новые возможности управления светом:

Свет – это субстанция, которую очень трудно сжать и которой достаточно непросто управлять. Но новый метаматериал, сложный материал, обладающий уникальным набором оптических свойств, позволит реализовать некоторые “чудеса” по отношению к свету. При помощи этого материала мы можем сжимать, изгибать, закручивать и уменьшать диаметр луча света от микромасштаба до наноразмерного.

Новый метаматериал состоит из матрицы кремниевых столбиков, заключенных в основании из полимерного материала, “обернутого” тончайшей золотой пленкой. Этот материал может быть включен в структуру кремниевых волноводов и его наличие позволит реализовать взаимодействие между фотонными компонентами и обычными электронными компонентами, интегрированными на кристалл одного чипа. Аспирант Филип Муноз (Philip Munoz), работающий под руководством профессора Мазура, объясняет:

Использование материала с нулевым коэффициентом преломления позволит создать квантовые излучатели, генерирующие фотоны, волны которых четко синхронизированы по фазе друг с другом. Это, в свою очередь, позволит получать надежно запутанные на квантовом уровне фотоны и при их помощи более надежно запутывать квантовые биты, кубиты, вычислительных устройств. Наш новый материал только открывает дверь в область исследований физики нулевого коэффициента преломления и применения всего этого в интегральной оптике и оптоэлектронике.

Почему это так важно? Современным компьютерам не хватает мощности и скорости для решения научных и производственных задач — это самая насущная потребность современной IT-индустрии. Современная технология изготовления процессоров основана на кремнии — процессор создается на высокочистой пластине кремния, что очень удобно, поскольку позволяет просто создавать изолирующие слои.

У существующих же конструкций фотонных компьютеров были ограничения: получаемые фотоны приходилось преобразовывать в электроны, из-за чего терялось всё преимущество в скорости. Исследователи США, Германии, Японии, Израиля, России и других стран давно работают над созданием фотонных суперпроцессоров, позволяющих увеличить обработку данных в десятки тысяч раз. До недавнего времени это не представлялось возможным.

По материалам iflscience.com, dailytechinfo.org, geektimes.ru, metolit.by