Если вычислительная способность устройства зависела от света, это могло бы привести к более высокой плотности хранения информации и десятикратному увеличению мощности устройств. Ученые из Оксфордского университета разработали «нанопроводы», реагирующие на поляризацию света, что открывает новые возможности для создания такого оборудования.
Исследование было представлено в журнале. Свет обладает множеством удивительных свойств, которые открывают множество дверей. Например, пресс-релиз Оксфордского университета о результатах исследования напоминает, что свет имеет различные «длины волн», которые можно очень четко отличить друг от друга. Пропуская их через устройства, способные их различать, можно использовать в качестве различных «информационных каналов». Исследователи отмечают, что именно так работает волоконная оптика: она передает эти различные информационные каналы в одном пучке света.
Поляризация света – это направление колебаний электромагнитных волн. Колебания можно повернуть в разных направлениях. Один луч света может содержать несколько поляризаций. Подобно различным длинам волн, учёные стремятся использовать эти разные поляризации как информационные каналы для достижения большей плотности хранения информации и повышения вычислительной мощности.
«Все мы осведомлены о преимуществе фотоники перед электроникой: свет обладает большей скоростью и функциональностью в широкой полосе пропускания. Наша цель — полностью реализовать эти преимущества фотоники, объединив их с перестраиваемым материалом для достижения более быстрой и эффективной обработки информации. — поясняет Джун Санг Ли, автор исследования.
Для достижения поставленных целей нужен был инструмент, который мог бы «считывать» различные поляризации при получении светового луча. Ученые выбрали нанопроволоки HAD, или «гибридные активные диэлектрики», разработанные специально для этой деликатной задачи.
Они в 500 раз тоньше человеческого волоса и изготовлены из материала, похожего на стекло, но обладающего особыми свойствами. При освещении эти нанопроволоки способны менять состояние.
«Лазерными импульсами, регулируемыми по мощности и поляризации, воздействуют на нанопроволоку, меняя фазу и тем самым электрическое сопротивление от высокоомного (аморфного) к проводящему (кристаллическому). Ученые утверждают об этом в своем докладе. Наличие двух фаз важно для вычислений на компьютере. Классический компьютер построен на «битах». Это элементарная единица информации: 0 или 1. Бит может быть 0 или 1, и именно на этих цифрах основаны сложные программы. Два состояния нанопроводов позволяют проводить расчеты по двоичной системе.
Чтобы соответствовать требованиям исследователей, нанопровода должны были уметь реагировать в зависимости от направления поляризации света. Авторам удалось заставить каждую нанопроволоку реагировать по-разному в зависимости от направления поляризации. Это позволило получить различные каналы информации из одного пучка света. Другими словами, каждая поляризация позволяет проводить расчеты параллельно с другими.
«Это лишь первый шаг к тому, чтобы в будущем использовать все возможности света — и поляризацию включительно — для существенного ускорения обработки информации. — Говорит профессор Бхаскаран, руководивший исследованием.