Новый фотонный чип научился управлять скоростью света в реальном времени
AI Изображение создано с помощью ИИ и носит иллюстративный характер
Исследователи из Сеульского национального университета и Университета Сеула разработали фотонную интегральную схему, способную замедлять свет по требованию. Работа опубликована 30 июня в журнале Advanced Science. Об этом сообщает портал Phys.org.
Проблема в том, что свет распространяется с фиксированной скоростью, что затрудняет создание буферов и памяти для оптических вычислений. Традиционные структуры на основе CRIT (прозрачность, индуцированная связанными резонаторами) после изготовления имели фиксированные характеристики, и для изменения задержки или частотного диапазона приходилось проектировать новые устройства.
Команда предложила новый подход, рассматривающий два оптических состояния в CRIT-системах (яркая и тёмная моды) как единую степень свободы, и ввела два управляемых контурных ответвителя. Это позволило переконфигурировать резонаторные структуры после изготовления.
С помощью численного моделирования учёные показали, что скорость распространения оптических импульсов можно динамически регулировать в реальном времени, сохраняя производительность обработки сигнала. Также подтверждена возможность преобразования частоты без дополнительных компонентов.
Трёхмерное электромагнитное моделирование показало, что предложенное устройство может быть реализовано на платформе фотонных интегральных схем из нитрида кремния (Si₃N₄). Исследователи проанализировали практические факторы — потери материала, вариации добротности резонаторов, обратное рассеяние, флуктуации связи, фазовые ошибки и тепловое перекрёстное влияние — и подтвердили надёжность работы в реальных условиях.
В перспективе один программируемый фотонный чип сможет выполнять несколько функций, подобно программно-определяемым системам: управлять скоростью сигнала, переключать режимы. Это снизит энергопотребление в центрах обработки данных и AI-серверах, а также повысит эффективность обработки данных. Технология может стать ключевой для автономного вождения, связи следующего поколения и квантовых технологий.
