Caltech створив фотонний чип, що керує світлом за 74 фемтосекунди

Команда під керівництвом професора Гаррі Етуотера та провідного автора Клаудіо Гайля створила мікрочип із метаповерхнею, який перенаправляє світло за 74 фемтосекунди — це квадрильйонні частки секунди. Результати дослідження опубліковано в журналі Nature Nanotechnology.

Традиційні пристрої керування світлом покладаються на зміну електронних властивостей матеріалів, а тому мають обмеження в наносекундному діапазоні. Новий підхід відмовляється від електричних сигналів на користь суто оптичного впливу.

В основі розробки — оптичний ефект Керра, підсилений метаповерхнею з аморфного кремнію, вкритою нанорозмірними стовпчиками. Потужний промінь накачування тимчасово змінює показник заломлення матеріалу, і слабший зондувальний промінь змінює траєкторію на кут до 13 градусів. Оскільки світло затримується всередині наноструктури, ефективність взаємодії зростає без переходу електронів у збуджені стани.

Для ринку фотоніки це означає потенційний зсув у бік пристроїв, де швидкість перемикання визначають не електронні компоненти, а параметри лазерних імпульсів. Автори вказують, що саме цим і обмежена досягнута швидкість. Серед перспектив — надшвидкі оптичні мережі, часові кристали та вдосконалені системи оптичного зв'язку.

Поки що йдеться про лабораторний результат, а не про готовий продукт. Але якщо технологію вдасться масштабувати, вона може вплинути на швидкість передавання даних у центрах обробки даних і на архітектуру майбутніх фотонних обчислювальних систем.