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.

Фото: Peter Allen/Harvard SEAS

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