kozmos.hr
Tehnologija

Iskorištavanje moći svjetlosti za rad računala

Opticki kabel (Depositphotos_7875488_L)
objavljeno

Iako se velika brzina svjetlosti već koristi u optičkim kablovima, istraživači aktivno rade na daljnjem razvoju i novim aplikacijama ove nevjerojatne tehnologije.

Moć svjetlosti

Kaže se da je svjetlost izvor života, a u bliskoj budućnosti će možda biti i temelj naših svakodnevnih potreba za osobnim računalstvom. Nedavno su istraživači sa Sveučilišta Tsukuba iskoristili specifične energije svjetlosti iz ‘paketa’ svjetlosti stvarajući nanošupljinu, što bi moglo pomoći u razvoju budućih potpuno optičkih računala.

Dakako, svima nam je dobro poznato da optički kabeli već iskorištavaju nezamislivo veliku brzinu svjetlosti za prijenos internetskih podataka. Međutim, ovi se signali prvo moraju pretvoriti u električne impulse u krugu vašeg računala ili pametnog TV-a prije nego što zahvaljujući njima možemo gledati, primjerice, TV emisiju ili YouTube video.

Istraživači sada rade na razvoju novih potpuno optičkih računala koja će moći izvoditi proračune pomoću svjetlosnih impulsa. Najveći problem pritom predstavlja činjenica da je često teško precizno kontrolirati ‘pakete’ svjetlosne energije, a potrebni su i novi uređaji za oblikovanje svjetlosnih impulsa na promjenjiv način.

Novi koraci

U studiji objavljenoj prošlog mjeseca u Nanophotonics, istraživači sa Sveučilišta Tsukuba testirali su novi metalni valovod koji sadrži malenu nanošupljinu, dugu samo 100 nanometara.

Veličina nanošupljine posebno je prilagođena tako da samo određene valne duljine svjetlosti mogu stati unutra. Zbog toga nanošupljina djeluje gotovo poput umjetnog atoma s podesivim svojstvima.

Rezultat ovoga jest prijenos svjetlosni valovi s odgovarajućom rezonantnom energijom, dok se istovremeno blokira prenošenje drugih valova različite valne duljine. To ima učinak preoblikovanja ‘paketa’ svjetlosnih valova.

Tehnologija iza pokusa

Tim je koristio svjetlosne valove koji putuju duž sučelja metala i zraka, nazvane ‘površinski plazmon polaritoni’ (eng. surface plasmon polaritons). To uključuje spajanje gibanja svjetlosnog vala u zraku s gibanjem elektrona u metalu neposredno ispod njega.

„Možete zamisliti površinski plazmonski polariton kao ono što se događa kada jak vjetar puše preko oceana. Vodeni valovi i zračni valovi tada ‘teku’ zajedno,“ pojasnio je Atsushi Kubo, jedan od autora rada.

Važnost i nastavak istraživanja

Valovod je izrađen korištenjem boje s fluorescentnim svojstvima koja su se mijenjala ovisno o prisutnosti svjetlosne energije. Tim je koristio svjetlosne ‘chirpove’ (signal u kojem se frekvencija s vremenom povećava (up-chirp) ili smanjuje (down-chirp)) duge samo 10 femtosekundi (tj. 10 kvadriliontinke sekunde) i stvorio ‘film’ rezultirajućih valova koristeći vremenski razlučivu dvofotonsku fluorescentnu mikroskopiju.

Otkrili su da se samo spektralna komponenta koja odgovara rezonantnoj energiji nanošupljine može nastaviti širiti duž metalne površine. „Sposobnost selektivnog preoblikovanja valnih oblika bit će ključna za razvoj budućih optičkih računala,“ zaključio je profesor Kubo.

Rezultati ovog projekta također mogu pomoći u pojednostavljenju dizajna drugih uređaja za ultrabrzu optičku spektroskopiju.

Nova optička tehnologija mogla bi se koristiti za brisanje pamćenja

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram

t.me/kozmoshr

Izvori:

Naoki Ichiji, Yuka Otake, Atsushi Kubo, „Femtosecond imaging of spatial deformation of surface plasmon polariton wave packet during resonant interaction with nanocavity,“ Nanophotonics (2022).

University of Tsukuba (28. travnja 2022.), „Harnessing the powers of light to operate computers,“ phys.org (pristup 29. travnja 2022).

Pratite Kozmos na Google Vijestima.