Первое в мире программируемое волноводно-фотонное устройство изменит принципы работы квантового света

Учёные из NTT Research, Корнелльского и Стэнфордского университетов разработали первое в мире программируемое нелинейное фотонное волноводно-устройство, способное менять свои оптические функции прямо на чипе. Данное достижение преодолевает устоявшуюся парадигму «один прибор — одна функция», господствующую в оптике десятилетиями.

«Наши результаты означают отход от классической схемы нелинейной оптики, где функциональность устройства жёстко фиксируется на этапе производства», — прокомментировал ведущий автор исследования Рётацу Янагимото из NTT Research.

Традиционные фотонные устройства выполняют единственную функцию, заданную при изготовлении. Каждое изменение функциональности требует отдельного физического элемента, что усложняет конструкцию и удорожает производство, снижая процент выхода готовых изделий.

Новая технология построена на основе нитрида кремния и позволяет динамически изменять оптические свойства устройства, воздействуя на чип специальными световыми узорами. Проекция этих узоров формирует управляемые области нелинейности, которые определяют текущую функцию устройства. Меняя рисунок освещения, можно мгновенно переключать прибор между множеством различных нелинейно-оптических режимов.

Исследователи продемонстрировали целый ряд приложений: произвольную форму оптических импульсов, настраиваемое удвоение частоты, голографическую генерацию пространственно-спектральной структуры света и даже обратное проектирование нелинейно-оптических функций в реальном времени.

Потенциал новинки огромен: ожидается, что к 2035 году рынок интегральных фотонных схем достигнет $50 млрд, охватывая сферы телекоммуникаций, квантовых технологий, датчиков и лидаров. Программирование фотонных устройств после изготовления снизит затраты на исследования и производство, улучшит выход готовой продукции и сделает оптические системы компактнее и энергоэффективнее.

Особенно важны последствия для квантовых компьютеров, где программируемые источники квантового света и преобразователи частоты могут значительно увеличить вычислительную мощность и сетевые возможности. В телеком-сфере технология позволит реализовать перестраиваемые источники света для сетей 5G и грядущего стандарта 6G.

Исследователи планируют дальнейшее развитие технологии, адаптируя её для интеграции в другие материалы и разрабатывая возможности реализации квантовых функций.

Таким образом, объединение физики и информатики выводит вычисления на основе света на качественно новый уровень гибкости и производительности.

Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/pervoe-v-mire-programmiruemoe-volnovodno-fotonnoe-ustrojstvo-izmenit-principy-raboty-kvantovogo-sveta/

квантовый_свет программированное_волноводно_фотонное_устройство