Физик создал элемент для фотонных компьютеров

Физик-теоретик из Московского государственного университета (МГУ) и Московского государственного университета информационных технологий, радиотехники и электроники (МИРЭА) Михаил Трибельский вместе с коллегами из Франции и Испании создали миниатюрную диэлектрическую сферу с высоким показателем преломления и низким коэффициентом затухания излучения. Разработка ученых может найти применение в качестве конструктивного элемента в компьютерах будущего, основанных не на электронных, а на фотонных технологиях. Результаты своих исследований физики опубликовали в журнале Scientific Report.

Разработка ученых представляет собой кремниевый шарик диаметром два сантиметра, который имеет узкие резонансные линии, связанные с возбуждением колебаний его поляризации. Каждая линия соответствует возбуждению определенного типа колебаний и имеет строго определенную зависимость интенсивности отраженного излучения от угла падающего луча. Волны в результирующем излучении интерферируют друг с другом, а управлять этим процессом можно при помощи возбуждения отдельных волн падающего излучения. Это позволяет перераспределять излучение в требуемом направлении.

«Экспериментальная красота этой работы в том, что явления, происходящие на наномасштабах в оптическом диапазоне, удалось смоделировать в сантиметровом диапазоне при помощи микроволнового излучения — того самого, которым разогревают суп в микроволновке. Достаточно сказать, что экспериментаторам удалось выделить полезный сигнал на фоне паразитного, амплитуда которого была в три тысячи раз больше полезного», — отметил Трибельский.

Необходимость в переходе с электронных технологий на другие, в частности, фотонные, ученые связывают с достижением компьютеров, работающих на основе первых технологий, физических пределов своих возможностей. В качестве альтернативы повышать скорость работы процессоров ученые предложили при помощи сверхбыстрых оптических систем, которые могли бы заменить электронные схемы. Для этого ученые искали материалы, с которыми можно было бы проводить манипуляции на масштабах, меньших длины волны излучения.

Это приводило к некоторым проблемам, в частности, к затуханию, а также рассеянию падающего на малые тела электромагнитного излучения. Российскому ученому вместе с зарубежными коллегами удалось решить эту задачу. Ее теоретическое решение в 1984 году предложил Трибельский в своей статье в Journal of Experimental and Theoretical Physics, где обосновал существование нового вида рассеяния света (по сравнению с известным ранее рэлеевским), а практическую реализацию идея получила только в 2015 году.