Каждую секунду терабайты данных путешествуют по оптоволоконным кабелям, связывая весь мир. Но чтобы эти потоки информации достигли цели, нужны эффективные системы переключения.
До недавнего времени фотонные переключатели сталкивались с дилеммой: увеличивая скорость обработки данных, они становились громоздкими, дорогими и энергозатратными.
Учёные из Пенсильванского университета разработали уникальный фотонный переключатель размером 85x85 микрометров — меньше зерна соли. Новая технология описана в Nature Photonics. Она позволяет управлять светом с невероятной точностью, ускоряя передачу данных в глобальных сетях.
"Этот переключатель способен ускорить всё: от потокового видео до работы искусственного интеллекта," — отмечает профессор Лян Фэн, один из авторов разработки.
Секрет технологии кроется в использовании неэрмитовой физики — области квантовой механики, изучающей необычные поведения систем. Это позволяет исследователям точно направлять свет внутри устройства.
"Мы можем контролировать усиление и потери материала, чтобы свет попадал туда, куда нужно," — поясняет докторант Силин Фэн.
Такой подход обеспечивает рекордную скорость — переключение сигнала происходит за 100 пикосекунд. Это в миллиарды раз быстрее мигания глаза.
Устройство создано с использованием кремния — доступного материала, широко применяемого в полупроводниковой индустрии. Это открывает возможности для массового производства.
"Ранее такой уровень управления светом не достигался на кремниевой платформе," — подчеркивает соавтор исследования Шуан У.
На основе этого переключателя можно создавать более быстрые и эффективные дата-центры, что станет прорывом для интернет-инфраструктуры.
"Скорость передачи данных ограничена только нашей способностью её контролировать," — добавляет Лян Фэн.