Сверхкомпактный оптический переключатель на основе экситонов (особенные состояния электронов в полупроводниках), который в 100 раз меньше доступных аналогов, был создан учеными Нового физтеха ИТМО из Санкт-Петербурга. Исследование поддержано программой Минобрнауки РФ «Приоритет 2030», а также грантами Российского научного фонда, сообщили в пресс-службе ИТМО.
В основе устройств обработки информации лежат специальные элементы, выполняющие логические операции. Чтобы быстро управлять ими без потери качества данных, в последние годы стремятся использовать свет вместо подходов традиционной электроники. Однако обычно размеры оптически переключаемых элементов сравнимы с длиной волны света, что мешает их интеграции с другими электронными устройствами.
Специалисты Нового физтеха ИТМО и Пхоханского университета науки и технологий Южной Кореи разработали такой вариант переключателя, состоянием которого благодаря его размеру можно управлять с помощью света. Это открывает новые возможности для производства устройств оптической обработки информации на чипе.
«Когда на устройство воздействуют светом с определенным фазовым фронтом, оно переключается между излучением на двух разных длинах волн. Это достигается за счет контроля квазичастиц экситонов. Они могут по-разному распределяться в нанорезонаторе (располагаться в его центре или по краям) и, соответственно, по-разному излучать. В конструкции мы использовали новые двумерные полупроводниковые гетероструктуры в комбинации с плазмонным резонатором — раньше так никто не делал. Но именно это позволило нам уменьшить в 100 раз размер переключателя», — прокомментировал разработку автор исследования, ведущий научный сотрудник Нового физтеха ИТМО Василий Кравцов.
Предложенный физиками способ довольно прост и не имеет аналогов в научном сообществе. Чтобы его масштабировать, ученым нужно научиться создавать двумерные гетероструктуры размерами более 100 микрон для проведения экспериментов. Это будет следующим шагом в исследовании. Кроме того, авторы планируют оптимизировать дизайн нанорезонатора, а также использовать лазеры сверхкоротких импульсов, чтобы ускорить переключение между состояниями системы.
Разработка ученых ИТМО открывает возможности для создания сверхбыстрых устройств нового поколения — квантовых компьютеров, коммутаторов, чипов. С их помощью можно будет оперативно обрабатывать и передавать информацию.
Источник: ТАСС
