Naukowcy z University of Central Florida opracowują nowe materiały fotoniczne, które pewnego dnia mogą pomóc w stworzeniu energooszczędnych, ultraszybkich i opartych na świetle systemów komputerowych.
Te unikalne materiały, znane jako izolatory topologiczne, przypominają przewody odwrócone na zewnątrz, w których prąd płynie po zewnętrznej stronie, a wnętrze jest izolowane.
Izolatory topologiczne są ważne, ponieważ można je wykorzystać w projektach obwodów, które pozwalają na upakowanie większej mocy obliczeniowej na jednej przestrzeni bez generowania ciepła, co pozwala uniknąć problemu przegrzewania się dzisiejszych coraz mniejszych obwodów.
W swojej najnowszej pracy, opublikowanej w czasopiśmie Nature Materials, badacze zaprezentowali nowe podejście do tworzenia materiałów, które wykorzystuje nowatorską, łańcuchową konstrukcję siatki o strukturze plastra miodu.
Naukowcy wytrawili laserem wzór w kształcie plastra miodu na próbce krzemionki, materiału powszechnie używanego do produkcji obwodów fotonicznych.
Węzły w projekcie pozwalają badaczom modulować natężenie prądu bez zginania lub rozciągania przewodów fotonicznych, co jest istotną cechą niezbędną do kontrolowania przepływu światła, a tym samym informacji w obwodzie.
Nowy materiał fotoniczny przezwycięża wady współczesnych konstrukcji topologicznych, które oferowały mniej funkcji i kontroli, a jednocześnie umożliwiały znacznie dłuższą propagację pakietów informacji dzięki minimalizacji strat mocy.
Naukowcy przewidują, że nowe podejście do projektowania wprowadzone przez bimorficzne izolatory topologiczne doprowadzi do odejścia od tradycyjnych technik modulacji, przybliżając technologię obliczeń opartych na świetle o krok do rzeczywistości.
Izolatory topologiczne mogą również pewnego dnia doprowadzić do powstania obliczeń kwantowych, ponieważ ich właściwości mogą być wykorzystane do ochrony i wykorzystania delikatnych bitów informacji kwantowej, co pozwoli na przetwarzanie danych setki milionów razy szybciej niż dzisiejsze konwencjonalne komputery.
Naukowcy potwierdzili swoje odkrycia, stosując zaawansowane techniki obrazowania i symulacje numeryczne.
"Bimorficzne izolatory topologiczne wprowadzają nową zmianę paradygmatu w projektowaniu obwodów fotonicznych, umożliwiając bezpieczny transport pakietów światła przy minimalnych stratach" - mówi Georgios Pyrialakos, badacz podoktorski w UCF's College of Optics and Photonics i główny autor badania.
Kolejne kroki w badaniach obejmują wprowadzenie do sieci materiałów nieliniowych, które mogłyby umożliwić aktywną kontrolę regionów topologicznych, tworząc w ten sposób niestandardowe ścieżki dla pakietów światła, mówi Demetrios Christodoulides, profesor w UCF's College of Optics and Photonics i współautor badań.
Badania zostały sfinansowane przez Defense Advanced Research Projects Agency; Office of Naval Research Multidisciplinary University Initiative; Air Force Office of Scientific Research Multidisciplinary University Initiative; U.S. National Science Foundation; The Simons Foundation's Mathematics and Physical Sciences division; W. M. Keck Foundation; US-Israel Binational Science Foundation; U.S. Air Force Research Laboratory; Deutsche Forschungsgemein-schaft; oraz Alfried Krupp von Bohlen and Halbach Foundation.
Autorami badań są również Julius Beck, Matthias Heinrich i Lukas J. Maczewsky z Uniwersytetu w Rostocku; Mercedeh Khajavikhan z Uniwersytetu Południowej Kalifornii oraz Alexander Szameit z Uniwersytetu w Rostocku.
Christodoulides uzyskał doktorat z optyki i fotoniki na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa i rozpoczął pracę w UCF w 2002 roku. Pyrialakos uzyskał doktorat z optyki i fotoniki na Uniwersytecie Arystotelesa w Salonikach w Grecji i rozpoczął pracę w UCF w 2020 r.
University of Central Florida. Robert Wells
Inne wiadomości: businews.plitnews24.pl
itlife.pl
ofio.pl
dziennikpolski24.pl
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz
Uwaga: tylko uczestnik tego bloga może przesyłać komentarze.