Исследователи разработали компоненты фотонных микросхем, которые в 500 раз меньше, чем допустимые размеры, указываемые инженерными стандартами. Это достижение, возможно, изменит подход к производству и разработке электроники, поскольку оно значительно увеличивает плотность интеграции компонентов на кристалле.
Искусственный интеллект в действии
Успех стал возможен благодаря алгоритму ИИ, который использовался для генерации крошечных наноструктур. В отличие от традиционных микросхем, где основным элементом являются электроны, в фотонных микросхемах задействованы фотоны. Это дает возможность передавать и обрабатывать данные гораздо быстрее — до 10 раз быстрее, чем в классических чипах. Разработанные компоненты включают волноводы, которые не превышают ширину человеческого волоса.
Производственные методы и результаты
Команда начала с точного указания алгоритму, как компоненты должны взаимодействовать со светом, а затем разработала составляемые конструкции, проводя итеративные оптимизации. Это позволило получить структурные элементы, которые не могли бы быть воплощены в жизнь с помощью традиционных методов проектирования. «Обратное проектирование позволяет нам задать, как мы хотим, чтобы свет работал, а оптимизация находит структуру, которая это обеспечивает», — объясняет Тоби Би, руководитель исследования.
Использование нитрида кремния вместо стандартного кремния повысило эффективность компонентов. Новые зеркала отражают до 98,5% света и помогают блокировать нежелательные световые узоры, что крайне важно для высокоточных оптических систем.
Применение и будущее фотонных чипов
Несмотря на то, что компоненты уже продемонстрированы, их интеграция в полные фотонные схемы — следующий шаг в исследовании. Это открытие может значительно повлиять на такую область, как квантовые вычисления, которые требуют высокой плотности и эффективности работы чипов.
Для российских разработчиков новость говорит о возможностях, которые могут открыться в сфере фотоники. Рост интереса к этой теме может создать новые ниши для стартапов и научных исследований в стране. Изучение и внедрение фотонных технологий предоставит рынку возможность ускорения инновационных процессов и появления новых высокопроизводительных решений.
Далее команда планирует интегрировать разработанные компоненты в полноценные решения, что откроет новые горизонты для применения фотонных чипов в различных областях.