Новая разработка ученых сделает связь еще более скоростной

Найдено решение проблемы замедления передачи данных в оптоволоконной связи

Современный интернет с высокой скоростью передачи данных использует свет в оптоволоконных кабелях для быстрой и надежной передачи больших объемов информации. Однако, когда данные требуют обработки, световые сигналы необходимо конвертировать в электрические. Этот процесс создает «узкое место», замедляющее передачу. Исследователи из Университета Мичигана предложили решение этой проблемы, разработав ультрабыстрый оптический коммутатор, который работает на основе света, без преобразования в электрические сигналы.

Новый коммутатор позволяет свету управлять другими световыми сигналами напрямую, что ускоряет процесс обработки и уменьшает энергозатраты. В основе устройства лежит специальная оптическая камера, через которую пропускают циркулярно поляризованный, то есть закрученный по спирали свет. Внутри камеры расположен ультратонкий полупроводниковый слой из диселенида вольфрама (WSe2).

Схема оптической полости со слоем диселенида вольфрама (WSe2) толщиной в одну молекулу

Коммутатор работает за счет явления, известного как оптический эффект Штарка. Когда свет взаимодействует с материалом камеры, электронные уровни внутри полупроводника изменяются, что позволяет коммутатору управлять характеристиками сигнала. При этом устройство может работать и как оптический переключатель, и в формате «исключающее ИЛИ» (XOR switch).

«Коммутатор — это основа любой системы обработки информации, и создание полностью оптического коммутатора — важный этап развития оптических вычислений и создания оптических нейросетей», — отметил руководитель проекта, докторант Университета Мичигана Лингсяо Чжоу.

Главным преимуществом оптических вычислений является их низкое энергопотребление по сравнению с традиционными электронными вычислениями. По словам Стивена Форреста, профессора электротехники из Университета Мичигана, работа команды направлена на решение проблемы энергопотребления вычислений.

Устройство также позволяет создавать искусственные магнитные поля огромной силы, что открывает новые перспективны для развития науки и технологий — например, может позволить управлять электронными свойствами материалов с помощью света.

Работа ученых показывает, что переход к оптическим системам обработки информации — это реальная перспектива для развития высокоскоростной передачи данных и создания более энергоэффективных сетей в будущем.

Ранее ученые испытали прототип квантового интернета и он показал высокую стабильность и надежность связи.