Оптические чипы нового типа ускорят дата-центры
Российские исследователи из Нового физтеха ИТМО предложили метаматериал, который сохраняет рабочие свойства при случайных дефектах. Разработка пригодится для оптических вычислений и передачи данных. В частности, её можно применять в чипах, где световая волна идёт только в одном направлении, и в линиях связи, которым неровности не должны ослаблять сигнал. Об этом сообщает портал Известия.
Фотонные чипы уже используют в крупных дата-центрах, где проходят огромные объёмы данных. Такие интегральные схемы считают альтернативой обычным микросхемам, приближающимся к пределу миниатюризации. Замена электронов фотонами способна повысить скорость работы и сократить энергопотребление. Пока разработка остаётся шагом к новым устройствам, отметили учёные.
Метаматериал действует как односторонняя линза для микроволн: волна идёт насквозь, не теряя энергии на неровностях. В привычной оптике собирающая линза фокусирует свет независимо от стороны падения. Новая структура ломает эту симметрию: собирает либо рассеивает излучение в зависимости от направления. Такой эффект обеспечивают магнитное поле и особая симметрия решётки.
Структуру рассчитали на микроволны. Их длина составляет сантиметры, поэтому управляющие элементы могут быть миллиметровыми. Для видимого света нужны детали в сотни нанометров — примерно в 1000 раз тоньше человеческого волоса; изготовить их сложнее. Внешне материал выглядит как тёмная непрозрачная пластинка, однако микроволновое излучение проходит через неё свободно.
Цилиндры сделали из иттриевого граната, реагирующего на магнитное поле. Расчёты показали: внутренние дефекты почти не мешают волне, а случайные отражения от сдвинутых элементов гасят друг друга. Руководитель лаборатории Максим Горлач назвал работу новым способом борьбы с дефектами; сейчас реализация выполнена для микроволн, но технологию, возможно, перенесут на фотонные чипы. Эксперт НТИ Евгений Вишневский отметил защиту от дефектов по всему объёму материала, а Руслан Пермяков указал на ближайшее применение в микроволновой связи, антеннах и радиолокации; для фотонных чипов, по его словам, понадобятся наноразмерные элементы и новое магнитное управление.
