Australský objev: Jediný čip umí generovat, řídit i číst světelné signály pro kvantovou éru

Vědci z Monash University vyvinuli průlomový nanočipový obvod, který dokáže generovat, řídit a číst informace založené na světle, a to vše na jediném čipu.

Vědci z Monash University vyvinuli průlomový nanočipový obvod, který dokáže generovat, řídit a číst informace založené na světle, a to vše na jediném čipu. Tato nová technologie, vyvinutá v rámci Monash School of Physics and Astronomy, spojuje špičkové materiály a nanotechnologie, aby překonala dlouhodobou výzvu v oblasti „valleytroniky“, což je rozvíjející se obor, který by mohl být základem rychlejších a energeticky účinnějších výpočetních a kvantových technologií.

Poprvé se týmu podařilo demonstrovat plně integrovaný systém, který dokáže generovat speciální světelné signály, vést je přesnými směry a převádět je na elektrické signály, vše v kompaktním zařízení na čipu. Tyto světelné signály přenášejí informace pomocí vlastnosti známé jako „stupně volnosti údolí“ (valley degree of freedom), což je kvantová charakteristika materiálů, kterou lze využít k novým způsobům kódování a zpracování dat.

Vedoucí autor studie publikované v Nature Photonics, Dr. Chi Li, uvedl, že tento průlom řeší klíčové úzké hrdlo, které po léta omezovalo tento obor. „Až dosud jsme mohli tyto signály buď generovat, nebo detekovat, ale ne dělat vše v jednom integrovaném zařízení,“ řekl Dr. Li. „To, co jsme vytvořili, je kompletní systém na čipu, který dokáže vytvářet, směrovat a číst tyto informace s velmi vysokou přesností.“ Zařízení funguje pomocí ultratenkých materiálů, jen několik atomů tlustých, v kombinaci se speciálně navrženými nanostrukturami, které řídí chování světla v extrémně malých měřítcích.

Důležité je, že systém funguje při pokojové teplotě, což jej činí mnohem praktičtějším pro reálné aplikace než mnoho kvantových technologií, které vyžadují extrémní chlazení. Vedoucí autor Dr. Haoran Ren, ARC Future Fellow a vedoucí Monash NanoMeta Group, uvedl, že tato práce otevírá dveře nové třídě kompaktních, programovatelných fotonických zařízení. „Toto je významný krok směrem k škálovatelným technologiím na čipu, které používají světlo místo elektřiny ke zpracování informací,“ řekl Dr. Ren. „Má velký potenciál pro aplikace v kvantových počítačích, pokročilém zobrazování a optických komunikačních systémech nové generace.“

V působivé demonstraci tým úspěšně zakódoval a zpracoval dva různé obrazy současně pomocí zařízení, čímž ukázal, jak dokáže zpracovávat více proudů informací najednou. Vědci tvrdí, že tato technologie by nakonec mohla umožnit rychlejší a energeticky úspornější výpočetní systémy, stejně jako nové přístupy k zabezpečené komunikaci a zpracování dat.