Физики Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) разработали инновационный метод хранения света, который может стать основой для создания оптических компьютеров нового поколения. Эти системы смогут обрабатывать данные с использованием фотонов вместо традиционных электрических сигналов, что обеспечит более высокую скорость вычислений и снизит энергопотребление.
Современные цифровые устройства сталкиваются с растущими объемами данных, что приводит к перегрузке вычислительных мощностей. В этом контексте оптические компьютеры рассматриваются как перспективная альтернатива: они менее подвержены нагреву, потребляют меньше энергии и потенциально могут обрабатывать информацию быстрее, чем классические электронные системы. Однако для интеграции таких решений необходимо разработать новые технологии хранения и обработки данных.
Исследователи из СПбГУ предложили использовать явление трехимпульсного фотонного эха в магнитном поле для хранения света. Этот метод основан на применении лазерных импульсов, которые записывают и затем извлекают информацию. Ключевая задача — сохранить когерентность света, то есть его фазу, что позволяет точно воспроизводить данные. Для этого ученые используют экситоны — особые состояния в полупроводниках, которые могут записывать и считывать информацию в триллионные доли секунды. Чтобы продлить время хранения данных, экситоны переводятся в так называемое «темное» состояние с помощью магнитного поля.
Как объясняет один из авторов исследования, аспирант СПбГУ Роман Назаров, свет — это волна, и важно сохранить не только его амплитуду, но и фазу, то есть момент времени, когда волна достигает своего пика. Предложенная методика позволяет эффективно фиксировать фазу света в темных экситонах и извлекать ее по необходимости, что открывает перспективы создания энергоэффективных устройств для хранения оптической информации.
Развитие таких технологий может привести к появлению вычислительных систем нового типа, которые будут быстрее, мощнее и экономичнее традиционных компьютеров, что особенно актуально в условиях экспоненциального роста объемов данных.
Исследование выполнено в ресурсном центре «Нанофотоника» Научного парка СПбГУ. Проект «Протокол когерентного оптического контроля экситонов в малых магнитных полях» поддержан грантом Российского научного фонда.
