Российские ученые создали самый быстрый в мире фотонный переключатель

Международная группа ученых из МГУ имени Ломоносова и Австралийского национального университета в Канберре разработала ультрабыстрый оптический переключатель на кремниевых наноструктурах.

Это устройство может стать платформой для будущих компьютеров и позволить передачу данных на ультравысокой скорости.

Статья с описанием устройства опубликована в издании Nano Letters и анонсирована в Nature Materials.

Все началось в 1960-х…

Работа относится к области фотоники — оптической дисциплины, которая появилась в 1960-х, одновременно с изобретением лазеров. У фотоники те же цели, что и у электроники, но используются фотоны — частицы света — а не электроны. Важнейшим преимуществом использования фотонов является отсутствие между ними какого-либо взаимодействия. Как следствие, фотоны лучше электронов позволяют решить проблему передачи данных. Это свойство может, прежде всего, использоваться в вычислениях, где основным атрибутом являются инструкции в секунду (IPS). Типичный масштаб электронных транзисторов — основы современных электронных устройств — составляет менее 100 нанометров, в то время как обычный масштаб фотонных транзисторов сохраняется в диапазоне нескольких микрометров.

Наноструктуры, способные конкурировать с электронными структурами, например, плазмонные наночастицы — характеризуются низкой эффективностью и значительными потерями. Именно поэтому так сложно было изобрести компактный фотонный переключатель.

… и изменилось три года назад

Три года назад несколько групп ученых одновременно открыли важный эффект: они выяснили, что кремниевые наночастицы демонстрируют значительные резонансы в видимом спектре — так называемые магнитные дипольные резонансы. Этот тип резонансов характеризуется существенной локализацией световых волн в субдлинноволновом масштабе, внутри наночастиц. Этот эффект оказался интересен ученым, но, по словам первого автора публикации Максима Щербакова, никто не думал, что данное открытие способно создать основу для развития компактного и очень быстрого фотонного переключателя.

Наночастицы были изготовлены в Австралийском национальном университете методом электронно-лучевой литографии, сопровождаемой плазменным травлением. Производством занимался Александр Шорхов, который в тот момент находился в интернатуре университета в рамках президентской программы по обучения за рубежом. Образцы доставили в Москву, и все эксперименты проводились уже на физфаке МГУ, в лаборатории нанофотоники и метаматериалов.

В нашем экспериментальном исследовании я и коллега Полина Вабищевич использовали набор нелинейных оптических методов, пояснил Максим Щербаков. Мы применили собственный фемтосекундный лазер, приобретенный МГУ в рамках программы развития.

Тысячи HD-фильмов за секунду

В итоге ученые разработали устройство — диск диаметром 250 нанометров, способный переключать оптическую пульсацию на фемтосекундном уровне (фемтосекунда — это одна биллионная доля секунды). Высокоскоростное переключение позволит добиться передачи данных и создать устройства обработки, которые будут работать с десятками и сотнями терабит в секунду. Тысячи фильмов с HD-качеством на такой скорости будут скачиваться менее чем за секунду.

Управление таким переключателем базируется на взаимодействии между двумя фемтосекундными импульсами. Взаимодействие становится возможным вследствие магнитного резонанса кремниевых наноструктур. Если импульсы достигают наноструктур одновременно, один из них взаимодействует с другим и амортизирует его вследствие эффекта двухфотонного поглощения. Если между двумя импульсами имеется задержка продолжительностью 100 фемтосекунд, взаимодействие не происходит, и второй импульс проходит через наноструктуру без изменений.

Мы сумели развить структуру с подавленными нежелательными эффектами свободных носителей, заявил Максим Щербаков. Свободные носители — электроны и электронные дыры — накладывают на скорость преобразования сигнала серьезные ограничения в традиционной интегрированной фотонике. Наша работа представляет важный шаг к инновационным и эффективным активным фотонным устройствам — транзисторам, логическим устройствам и др. Особенности используемой технологии допускают ее применение в кремниевой фотонике. В ближайшем будущем мы намерены испытать такие наночастицы на интегральных микросхемах.

27.10.2015




Net&IT



Как в TemplateMonster закрывают гештальт стартаперов и начинающих бизнесменовКак в TemplateMonster закрывают гештальт стартапе...

Есть мнение, и оно достаточно профес...

Oriient решит проблему навигации в помещенияхOriient решит проблему навигации в помещениях

В современном цифровом мире мы можем забы...

Оценка:
Новая система компьютерного зрения учится намного быстрее аналоговНовая система компьютерного зрения учится намного...

Исследователи продемонстрировали компьютерную ...

Эра капч подходит к концуЭра капч подходит к концу

Исследователи создали искусственный интеллект,...

Ученые нашли способ увеличить производительность квантовых компьютеровУченые нашли способ увеличить производительность ...

Исследователи продемонстрировали теоретический...

Big Data - инструмент для построения тоталитарного общества или символ прогресса?Big Data - инструмент для построения тоталитарног...

Innovanews взяли интервью у Андрея Семёно...

ГК «А101» ускорила подписание договоров на 90% c помощью ЭДОГК «А101» ускорила подписание договоров на 90% c ...

Через три месяца использования компанией ...

Блокчейн и биткойн - не одно и то жеБлокчейн и биткойн - не одно и то же

У многих понятие блокчейн ассоциируется с ...

Мозг в режиме онлайн - фантастика, которая стоит на пороге реальности!Мозг в режиме онлайн - фантастика, которая стоит ...

Может ли человек одной лишь силой мысли о...

6 необычных материалов, используемых в 3D-печати6 необычных материалов, используемых в 3D-печати

Если вы интересуетесь 3D-технологией, вы&...

ARM разрабатывает универсальные процессоры для ускорения искусственного интеллектаARM разрабатывает универсальные процессоры для ус...

Быстрыми темпами продолжает развиваться индуст

Как устроена квантовая связь?Как устроена квантовая связь?

Обеспечение квантовой защиты для систем с

Виртуальные стены, реальные столкновения – как система виртуальной реальности симулирует физические барьерыВиртуальные стены, реальные столкновения – как си...

Что происходит, когда вы идете прямо в&nb...

Росатом создает инновационный 3D-принтерРосатом создает инновационный 3D-принтер

На IV Международном форуме высоких технологий ...

Ученые придумали технологию для создания голографических дисплеевУченые придумали технологию для создания голограф...

Разработки в сфере голографических диспле...

Withings Home Plus - смарт-камера, совместимая с Apple HomeKitWithings Home Plus - смарт-камера, совместимая с ...

Withings — компания, принадлежащая ...

Маленькие, да удаленькие: мобильник стоматолога и другие микроустройстваМаленькие, да удаленькие: мобильник стоматолога и...

Китайские ученые, работающие в США, созда...

NAS N2000 - доступное хранение данныхNAS N2000 - доступное хранение данных

Сложно представить себе предприятия без к...

Выгодная стратегия: SEO + PRВыгодная стратегия: SEO + PR

Одной оптимизации уже давно не доста...

Создан быстрый и экономичный процессор с 1000 ядерСоздан быстрый и экономичный процессор с 1000 яде

Ученые из Калифорнийского университета в&...

Микроволнам прочат большое будущее в квантовых компьютерахМикроволнам прочат большое будущее в квантовых ко...

Исследователи из университета Аалто проде...

Создан уникальный игровой контроллер: эластичный и прозрачный, как вторая кожаСоздан уникальный игровой контроллер: эластичный ...

Команда во главе с исследователем Чж...

Сервер HP ML350 Gen9 непринужденно справится с массивами данныхСервер HP ML350 Gen9 непринужденно справится с ма...

Серверы компании Нewlett-Рackard заслуженно сч...

HPE D3600 Disk Enclosure: инновации уже на порогеHPE D3600 Disk Enclosure: инновации уже на пороге

Многоуровневые хранилища информации работают к...

Ремонт iPhone и самостоятельное решение проблемыРемонт iPhone и самостоятельное решение проблемы

Телефоны Apple – одни из самых наде...

Разрушить, чтобы сохранитьРазрушить, чтобы сохранить

В западной науке набирает популярность тема ис...

HP ProLiant ML150 Gen9 — находка для бизнесаHP ProLiant ML150 Gen9 — находка для бизнеса

Новый высокопроизводительный сервер HP ProLian...

Инновационный фототранзистор сделает интернет быстрее и дешевлеИнновационный фототранзистор сделает интернет быс...

С каждым днем все больше людей выходит в&...

SIP-телефония - лучший выбор для малого бизнесаSIP-телефония - лучший выбор для малого бизнеса

Как обеспечить своей компании максимальный при...

Как защитить супер-пользователя в LinuxКак защитить супер-пользователя в Linux

При постоянном росте количества электронных пр...

Поиск на сайте

Магазин

  
Silicon Power Slim S70 60GB SSD накопитель2990.00 руб.

Знатоки клуба инноваций



ТОП - Новости мира, инновации

Спасти Тасманского ДьяволаСпасти Тасманского Дьявола
Мастерские инноваций открылись в Казани на три дняМастерские инноваций открылись в Казани на три дня
Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?
Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?
Незнание языков – не помеха для успехаНезнание языков – не помеха для успеха
Инвестиции в инновации: инертность преодоленаИнвестиции в инновации: инертность преодолена
Новости науки в массы следует нести в упрощенном форматеНовости науки в массы следует нести в упрощенном форма
В Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр Cisco. На очереди еще одинВ Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр
«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в строю«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в стро
Британский ученый выяснил, кому реже одобряют кредитБританский ученый выяснил, кому реже одобряют кредит
Исследована галактика с активным формирование звездИсследована галактика с активным формирование звезд
Классическая музыка полезна для новорожденныхКлассическая музыка полезна для новорожденных
Шизофреники непредсказуемы и способны на убийствоШизофреники непредсказуемы и способны на убийство
Щепотка калия позволит лучше сохранять водородЩепотка калия позволит лучше сохранять водород
Солнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на МарсСолнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на

Новости компаний, релизы

«Тез Тур» и его путевки«Тез Тур» и его путевки
Что собой представляет банковский вклад в России?Что собой представляет банковский вклад в России?
Как выбрать диван для гостиной: полезные советы от МобиликазаКак выбрать диван для гостиной: полезные советы от Моб
Как пополнить счет в Париматч Россия — основные моментыКак пополнить счет в Париматч Россия — основные момент
Как правильно выбрать велосипедКак правильно выбрать велосипед