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光学计算机:指导光的纳米天线可以帮助开发新系统

光学计算机:指导光的纳米天线可以帮助开发新系统

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艺术家通过具有可变辐射图案的两个硅粒子的二聚体渲染非线性光散射。 照片:莫斯科物理科学与技术学院

由研究人员开发的非常规硅纳米天线可以帮助开发比传统计算机更快的光学计算机。 光学信息处理依赖于光子 - 构成光的粒子 - 与使用电子的传统计算相反。

由俄罗斯圣彼得堡ITMO大学,莫斯科物理科学与技术学院(MIPT)和德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员开发的纳米天线可用于反射特定方向的光线,这些方向将根据强度而变化的光。 这种动态调谐天线特性的能力使其对光电子学非常重要。

该天线不仅能够灵活地进行信息处理,而且还可以以惊人的250千兆位/秒的速度运行,因为光子传播速度非常快,或者至少与光速一样快,这是我们所知道的最快的事情。 但这会产生自身的复杂性。 光子没有电荷或质量,与其他带电荷或质量的粒子相比,它们相对难以控制。

在他们的方法中,研究人员使用硅纳米粒子实现对光的非线性和超快速控制。 纳米天线由两个直径不等的硅纳米球制成。 当用弱激光束照射时,由于其不对称的形状,它会侧向散射光。 通过选择一个纳米球的直径以与激光束的波长共振,产生电子等离子体,这改变了该球体的光学性质。 通过仔细控制所涉及的各种因素,可以使天线向前散射光而不是侧向散射光。

“现有的光学纳米天线可以在相当宽的范围内控制光线。 但是,这种能力通常嵌入在它们的几何形状和材料中,因此不可能随时配置这些特性。 但是,我们的nanoantenna的属性可以动态修改。 当我们用微弱的激光脉冲照亮它时,我们得到一个结果,但是有强烈的冲动,结果是完全不同的,“MIPT的研究生和该论文的第一作者丹尼斯巴拉诺夫在 。

虽然现代光纤电缆可以以每秒数百吉比特的速度传输数据,但是目前的电子设备一次只能处理每个元件几千兆比特。 如果光学计算成为现实,这种速度可能呈指数增长。

该研究发表在“ ”杂志上。


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