Создан фотонный чип, способный ускорить ИИ и квантовые вычисления

Ученые из Университета Монаша создали миниатюрную микросхему, способную генерировать, направлять и считывать информацию, переносимую светом, в рамках одного чипа. Эта разработка знаменует собой значительный прогресс в области «валлитроники», которая может привести к созданию более быстрых и энергоэффективных вычислительных систем, а также квантовых технологий.

Исследователи из Школы физики и астрономии Монаша впервые объединили в одном компактном устройстве все необходимые функции: генерацию специализированных световых сигналов, управление их траекторией и преобразование обратно в электрические сигналы. Информация в таких сигналах кодируется с помощью квантового свойства, известного как «долинная степень свободы».

Ведущий автор исследования, доктор Чи Ли, отметил, что их работа, опубликованная в журнале Nature Photonics, решает давнюю проблему в валлитронике. «Раньше мы могли генерировать или обнаруживать эти сигналы, но не могли выполнять все операции в одном интегрированном устройстве. То, что мы создали — это полная чиповая система, способная с высокой точностью создавать, направлять и считывать эту информацию», — сказал доктор Ли.

Устройство использует сверхтонкие материалы толщиной всего в несколько атомов, объединенные с наноструктурами для точного управления светом. Доктор Кайцзянь Син, соавтор исследования, пояснил, что команда разработала простой метод укладки для интеграции этих компонентов. Ключевым преимуществом технологии является ее работа при комнатной температуре, в отличие от многих квантовых систем, требующих экстремального охлаждения.

Старший автор доктор Хаорань Жэнь заявил, что эта работа открывает путь к новому поколению компактных фотонных устройств. «Это значительный шаг к масштабируемым чиповым технологиям, использующим свет вместо электричества для обработки информации. Фотонные устройства обеспечивают огромную пропускную способность, сверхвысокую скорость передачи данных и низкое энергопотребление, поэтому наши достижения имеют большой потенциал для применения в квантовых вычислениях, передовой визуализации и системах оптической связи следующего поколения», — отметил доктор Жэнь.

Для демонстрации возможностей чипа исследователи успешно закодировали и обработали два разных изображения одновременно, что подтверждает способность устройства управлять несколькими потоками информации. Профессор Стефан А. Майер, руководитель лаборатории нанофотоники, подчеркнул, что эта разработка помогает преодолеть разрыв между фундаментальными научными открытиями и практическими технологиями. Международный проект объединил ученых из Австралии, Китая, Сингапура, Германии и Японии.