З приходом ери штучного інтелекту та великих даних традиційні електронні комп’ютери дедалі частіше стикаються з фізичними вузькими місцями під час обробки величезних обсягів даних. Навпаки, фотонні комп’ютери, які обробляють дані за допомогою фотонів замість електронів, пропонують чудові переваги, зокрема над-високі швидкості, масивну паралельну обробку даних і винятково низьке споживання енергії. Однак виготовлення та умови роботи основних фотонних обчислювальних компонентів довгий час були головними перешкодами для їх широкого впровадження. Нещодавній прорив команди Університету Саутгемптона безпосередньо вирішує цю критичну больову точку.
Дослідницька група успішно створила просторово розділені мікро-лазери в оптичній мікропорожнині на основі рідких кристалів і молекул органічних барвників. Примітно, що ці мікро-лазери досягли спонтанної синхронізації, працюючи як об’єднаний когерентний випромінювач світла на однаковій частоті та фазі, таким чином утворюючи макроскопічний колективний стан, відомий як «супермода».
Раніше досягнення таких складних явищ лазерного керування здебільшого покладалося на спеціальні напівпровідникові мікропорожнини, і їх можна було спостерігати лише в екстремальних кріогенних середовищах нижче -250 градусів. Високі витрати на кріогенне охолодження та складність необхідного обладнання зробили майже неможливим вивести цю технологію з лабораторії. Нещодавно розроблена платформа не тільки стабільно працює за стандартної кімнатної температури, але й має дві ключові переваги:
Електрична настроюваність: шляхом простого застосування невеликої напруги молекули рідкого кристала всередині мікропорожнини можна переорієнтувати, дозволяючи гнучко регулювати поширення світла та режими роботи лазера.
Оптична реконфігурація: відносне розташування мікро-лазерів в одному пристрої можна динамічно змінювати відповідно до конкретних вимог.
Дмитро Довженко, провідний автор статті та науковий співробітник Дослідницького центру оптоелектроніки Саутгемптонського університету, зазначив, що це дослідження демонструє, що «колективна поведінка» світла не обов’язково потребує складних станів зв’язку -матерії чи кріогенних середовищ. Нова платформа не тільки простіша та практичніша, але й використовує зрілі матеріали. Це забезпечує багатообіцяючий шлях для розробки недорогих, реконфігурованих і легко масштабованих практичних пристроїв для майбутніх фотонних обчислювальних програм.
