Створено нанаметровий суматор світлових сигналів для фотонних обчислень
Змішування двох сигналів на вході з отриманням одного на виході — основа комп'ютерних операцій. Здійснити це легко з електричними сигналами, але з переходом до фотонних комп'ютерів перетворюється в проблему, оскільки використовувані в них світлові хвилі зазвичай не взаємодіють між собою. Відповідними здібностями володіють так звані нелінійні матеріали, але навіть найкращі кандидати з їх числа не підходять для комп'ютерних додатків через великі габарити і високі витрати енергії одержуваних пристроїв.
Інженери Пенсільванського університету (Penn State) знайшли спосіб збільшити інтенсивність світлової хвилі при її проходженні нанопроводами з нелінійного матеріалу сульфіду кадмію. Це дає можливість виробляти потрібне змішування світлових сигналів зниженої потужності і в меншому, ніж раніше, обсязі матеріалу.
Як повідомляє публікація в Nature Communications, досягти цього вдалося, уклавши нанопроводи в срібну оболонку. Явище, яке отримуємо, носить назву поверхневого плазмонного резонансу. Змінюючи поляризацію світла, що надходить в нанопроводи, дослідники змогли краще локалізувати його в центральній частині пристрою, де і відбувається нелінійна зміна частоти.
Інформацію фотонного комп'ютера можна закодувати в частоті світлової хвилі, а новий пристрій дозволяє підсумовувати дві такі частоти: в простому експерименті автори показали, як складаючи частоту з самою собою можна отримати її подвоєння на виході. Крім того, варіюючи розмірами нанопроводов і оболонки можна налаштовувати світло на будь-яку необхідну частоту. Найбільш важливим аспектом даного винаходу є те, що змішання частот здійснюється в наномасштабі і з дуже високою ефективністю. Використовувана оптична порожнина підвищує інтенсивність вихідної хвилі більш ніж в тисячу разів.