Ученые из Корнеллского и Стэнфордского университетов (США) создали первый в мире нелинейный фотонный волновод. Новое устройство способно выполнять сразу несколько функций на одном чипе. Раньше на одном подобном устройстве выполнялась только одна функция. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.
Волновод — это микрочип, который управляет светом подобно тому, как обычные электронные схемы управляют электричеством. Внутри такого чипа свет движется по очень узким каналам, где его можно сделать ярче, направить в определенную точку или изменить его форму. В этом новом типе волновода его основной канал сделан из нитрида кремния, а его свойства можно изменять, проецируя на него световые узоры. Эти узоры создают специальные программируемые области, в которых свет взаимодействует сам с собой и меняет свои характеристики.
Благодаря этому, один и тот же чип может очень быстро менять свою работу и выполнять разные задачи, связанные со светом. Например, он может создавать короткие световые вспышки, генерировать свет с вдвое большей частотой, создавать голограммы и даже менять свои функции прямо во время работы.
Этот прорыв коренным образом меняет то, как работают нелинейные фотонные устройства. Впервые открыт путь к крупномасштабным оптическим схемам, реконфигурируемым квантовым преобразователям частоты и гибким источникам света.
Использование программируемого волновода позволяет экономить как материалы, так и пространство. Вместо того, чтобы использовать много разных компонентов, можно обойтись одним чипом, что делает систему дешевле и надежнее. Это особенно важно в области квантовых вычислений, где требуется очень точный контроль над фотонами. Такие чипы позволяют создавать настраиваемые источники квантового света и преобразователи частоты, что улучшает работу квантовых сетей и ускоряет квантовые вычисления.
В сфере связи эта технология позволяет очень быстро менять параметры световых сигналов, что помогает развивать современные 5G и будущие 6G-сети. В лабораториях этот волновод можно использовать для создания сложных световых форм, управления их свойствами, связанными с пространством и цветом, а также для изучения и моделирования новых физических явлений.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, как можно совместить квантовые и традиционные процессоры.
