Лазер может менять свойства электроники в реальном времени.
Ученые из Австралийского национального университета (ANU) разработали миниатюрное устройство, которое можно перепрограммировать с помощью лазера, что открывает путь к созданию адаптируемой вычислительной техники и телекоммуникационных систем. В отличие от большинства современных устройств, которые «запрограммированы» на заводе и не могут менять свои функции, новая разработка способна динамически менять свои свойства под воздействием света, пишет Phys.org.
В основе технологии лежит метаповерхность — тончайший материал, покрытый микроскопическими структурами, которые управляют светом. Обычно эти «оптические дороги» фиксируются навсегда в момент изготовления. Чтобы сделать поверхность настраиваемой, исследователи окружили кремниевые структуры слоем жидких кристаллов — материала, молекулы которого способны менять свою ориентацию. Идея заключалась в том, чтобы использовать сам свет в качестве управляющего инструмента, избавившись от необходимости в громоздких электродах.
Когда на устройство направляли лазерный луч, он создавал крошечную вращательную силу, известную как оптический крутящий момент. Эта сила заставляла молекулы жидкого кристалла поворачиваться, что мгновенно меняло оптические условия вокруг кремниевых структур и, следовательно, реакцию всей метаповерхности. По сути, лазер временно перестраивал систему направляющих для света.
Ведущий исследователь Цзивей Ян отмечает, что эксперименты по управлению жидкими кристаллами светом ведутся с конца 1990-х годов, но изменения были слишком слабыми для практического применения. Добавление метаповерхности сработало как усилитель, сделав эффект очевидным и измеримым.
Концептуальная иллюстрация линейного и нелинейного оптического отклика в перестраиваемых метаповерхностях на основе ЖК-материалов.Наиболее впечатляющим результатом стала демонстрация нелинейной оптики. Ученые использовали устройство для преобразования невидимого инфракрасного лазера в видимый зелено-желтый свет. При этом вращение жидких кристаллов лазером позволяло увеличивать или уменьшать яркость этого нового света, меняя резонанс системы. Таким образом, один и тот же луч выполнял сразу две функции: генерировал новый свет и одновременно изменял способ его генерации самим устройством.
По словам Яна, это достижение выводит технологию за рамки простого «включения и выключения» света. Возможность настраивать оптический компонент во время его работы открывает путь к созданию оптических нейронных сетей для искусственного интеллекта. В современных нейросетях нелинейные слои, отвечающие за обучение, управляются электроникой. Если свет сможет управлять этими слоями напрямую, это значительно повысит скорость и энергоэффективность вычислений.
Технология пока находится на ранней стадии, и исследователи стремятся снизить мощность лазера, необходимую для переконфигурации. Однако в перспективе такие настраиваемые метаповерхности могут быть использованы в системах визуализации, телекоммуникациях и для управления световыми лучами без использования движущихся механических частей.
Ранее квантовый компьютер впервые воссоздал процесс рождения частиц. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
