Китайски учени постигнаха рекордно забавяне на светлината в микрочип: защо им е нужно това?

Китайски учени от Института за съвременни технологии в Шънджън, част от Китайската академия на науките, са открили начин да забавят светлината в микрочип. Постижението е рекордно – забавянето е над 10 000 пъти. Изследването, публикувано на 5-ти януари в рецензираното издание Nano Letters, може значително да подобри работата на фотонните чипове, използвани в областта на светлинните сензори, комуникациите и компютрите.

Фотонните чипове работят с фотони, а не с електрони, както традиционните чипове. Те се доближават до електронните чипове по отношение на точността на изчисленията. Но имат големи предимствата на много по-ниската консумация на енергия и по-висока скорост.

Д-р Ли Гуанюан, водещ изследовател от Института в Шънджън, посочва, че забавянето на светлината увеличава нейната енергийна плътност. А това подобрява взаимодействието на светлината с устройствата и повишава тяхната ефективност.

Екипът на Ли е разработил фотонен чип, който забавя светлината над 10 000 пъти с минимална загуба на енергия. По-конкретно около 20% в сравнение с предишни методи. Основният начин за контролиране на скоростта на светлината досега зависеше от метаповърхности, създадени от наноструктури, които променят амплитудата и фазата на светлината. Само че поглъщането и разсейването на светлината от тези изкуствени атоми води до загуба на светлина.

За да реши този проблем, екипът на Лий е подобрил използваните материали. Прменен е и техният структурен дизайн. По-конкретно, те са използвали прозрачни материали като силициев нитрид и титанов диоксид, които не поглъщат светлината във видимия спектър. Освен това изследователите са подобрили концепцията за резонанс на повърхностната решетка, като са използвали периодичен модел на повърхността от силициеви нанодискове. По този начин се намалява загубата на енергия.

Технологията би могла също така да намали производствените разходи за фотонните чипове и да разшири техните приложения. Лий казва, че чрез използването на технологията за метаповърхности фотонните чипове могат да бъдат тънки като стикери или строителни блокове. Това позволява функционалното им подреждане. Също така се подобрява работата на устройства като сензори, лазери и светодиоди, които са ограничени от малките дължини на взаимодействие в традиционно тънките фотонни чипове.