2 
Об этом сообщают исследователи из Университета Монаша (Monash University), результаты работы которых опубликовало научное издание Phys.org.
Актуально Компьютеры без перегрева – новый чип из Японии обещает революцию в быстродействии
Разработка описана в журнале Nature Photonics и касается перспективного направления веллитроники (valleytronics) – отрасли, которая исследует использование квантовых свойств материалов для передачи и обработки информации.
Основой технологии стала так называемая "степень свободы valley" – квантовая характеристика некоторых материалов, которая позволяет кодировать данные новыми способами. В отличие от традиционной электроники, где информация передается электронами, здесь для вычислений используют световые сигналы и особенности их взаимодействия с наноматериалами.
Говорится об интегральной нанофотонике. Это создание неких микроскопических "дорог" (волноводов) для частиц света – фотонов – непосредственно на поверхности кремниевого чипа. Это похоже на волоконно-оптический интернет-кабель, но уменьшенный в тысячи раз, вплоть до наноразмеров. Благодаря этому информация может передаваться со скоростью света, практически без потерь энергии и без выделения тепла, что является огромным прорывом для микроэлектроники.
Новый метод создания наноструктур упрощает производство полупроводников / Фото Хорхе Видаль/Университет Райса
По словам ведущего автора работы, доктора Чи Ли (Chi Li), до сих пор ученые могли либо создавать такие сигналы, или считывать их, но не сочетать все процессы в одном устройстве.
До этого момента мы могли генерировать или детектировать эти сигналы, но не делать все сразу в едином интегрированном устройстве,
– прокомментировал открытие исследователь.
По его словам, команда создала полноценную систему на чипе, которая способна создавать, маршрутизировать и считывать информацию с очень высокой точностью.
Как все это вообще работает?
Соавтор исследования доктор Кайцзянь Син (Kaijian Xing) отметил, что команда применила простой метод многослойной сборки материалов с метаповерхностями.
Это позволило обойти сложности прямого выращивания материалов на фотонных структурах и дало возможность развивать веллитронику дальше.
Одним из главных преимуществ системы стала ее работа при комнатной температуре. Многие современные квантовые технологии требуют сверхнизких температур и сложного охлаждения, что существенно усложняет их практическое использование. Новый подход делает технологию значительно ближе к реальным коммерческим применениям.
Это важный шаг к масштабируемым технологиям на чипе, которые используют свет вместо электричества для обработки информации,
– отметил руководитель Monash NanoMeta Group доктор Гаоран Рен (Haoran Ren).
По словам исследователя, технология имеет большой потенциал для квантовых компьютеров, новых систем связи и передовых методов визуализации.
Во время демонстрации команда показала, что устройство способно одновременно кодировать и обрабатывать два разных изображения. Это демонстрирует возможность параллельной работы с несколькими потоками информации – одно из ключевых требований для будущих ИИ-систем и высокопроизводительных вычислений.
Что нам могут дать эти чипы?
Исследователи считают, что подобные чипы в перспективе могут обеспечить более быстрые и энергоэффективные вычисления, а также новые методы защищенной передачи данных. Технология также помогает сократить расстояние между экспериментальной квантовой физикой и практическими электронными устройствами.
Руководитель Школы физики и астрономии Monash University профессор Штефан А. Майер (Stefan A. Maier) отметил, что интеграция света и квантовых материалов на одном чипе открывает совершенно новые методы кодирования и обработки информации.
В исследовании также принимали участие ученые из Singapore University of Technology and Design, LMU Munich и University of Technology Sydney. Проект объединил специалистов в области нанофотоники, двумерных материалов и оптоэлектроники из Австралии, Китая, Сингапура, Германии и Японии.