МОСКВА, 16 сентября. Ученые из России и других стран предложили метод, который позволяет фиксировать сверхбыстрые гибридные частицы света. Ранее такие частицы считались неуловимыми. В дальнейшем это поможет сделать оптические вычислители для нейросетей, способные переобучаться и обгонять современную электронику в сотни раз, сообщили в пресс-службе Университета ИТМО. Об этом пишет ТАСС.
По словам главного научного сотрудника Нового физтеха ИТМО Сергея Макарова, обычные процессоры тратят много энергии на задачи ИИ и нагреваются. Электроны движутся между транзисторами и памятью, а чип греется. В новом подходе свет проходит через структуру за доли наносекунды. Вычисления идут с минимальными затратами энергии.
Ученые обошли парадокс Клейна, описанный в 1929 году шведским физиком Оскаром Клейном. Он показал в расчетах, что электроны и другие частицы-фермионы с очень малой массой почти со скоростью света проходят любые барьеры через квантовое туннелирование. Долго это оставалось теоретическим вопросом ядерной физики. Позже похожие эффекты нашли в графене, двумерных материалах и фотонных устройствах. В последнем случае парадокс мешает удерживать световые сигналы в нужной точке: они пролетают весь чип, не успевая обработать информацию.
Физики из ИТМО, МФТИ и зарубежных научных центров выяснили: для экситон-поляритонов такой проблемы нет. Эти гибридные частицы соединяют электрон и «дырку», положительный заряд, а также электрон и фотон. Если создать их внутри пленки из аналога минерала перовскита с множеством микроскопических выступов и впадин, частицы начинают игнорировать парадокс Клейна.
Узор превращает пленку в метаповерхность. Она особым образом действует на свет лазера и удерживает внутри гибридные частицы света. Это работает в широком наборе условий. Подход можно применять для удержания света в оптических чипах, которые выполняют сложные вычисления и операции для нейросетей. Расчеты ускорятся в сотни раз и станут энергоэффективнее, подытожили физики.