Ученые из Университета Мичигана разработали высокоскоростной полностью оптический переключатель, способный направлять световые сигналы без электрического преобразования. Этот переключатель может функционировать как типичный оптический регулятор или логический элемент, именуемый вентилем «исключающее ИЛИ» (XOR).
Устройство включает в себя оптическую полость, покрытую сверхтонким полупроводниковым материалом, через которую проходит импульсно закрученный поляризованный свет. Проходя через полость, свет создает псевдомагнитное поле, воздействующее на электронные полосы полупроводника и временно разделяющее их по спиновой ориентации. Это позволяет управлять световыми сигналами без необходимости электрического преобразования.
Исследователи добились возможности перестройки электронных полос с разными спинами, изменяя направление закручивания света. Они также обнаружили, что псевдомагнитное поле нарушает симметрию временного обращения, что открывает новые горизонты для фундаментальных исследований и технологических достижений.
Как утверждает Линсяо Чжоу, доктор физики из Университета Мичигана и ведущий автор исследования, «так как переключатель представляет собой основной элемент любого устройства обработки данных, полностью оптический коммутатор — это первый шаг к созданию полностью оптических вычислительных систем или нейронных сетей».
Стивен Форрест, заслуженный профессор электротехники имени Питера Франкена в Университете Мичигана и соавтор исследования, подчеркнул, что «крайне низкое потребление энергии является ключевым аспектом успеха оптических вычислений. Работа нашей команды решает эту проблему, используя уникальные двумерные материалы для переключения данных с минимальным энергозатратами на бит».
Хуэй Дэн, профессор физики, электротехники и вычислительной техники в Университете Мичигана и соавтор исследования, отметил, что полученные результаты открывают новые перспективы как в фундаментальных науках, где управление симметрией временного обращения критически важно для создания экзотических состояний материи, так и в технологиях, где возможно применение столь значительных магнитных полей.
Источник: iXBT
