Может случиться, что в скором времени такая привычная для нас электронная технология будет вытеснена фотоникой. Именно тогда современные скорости передачи данных и вычислений покажутся людям очень медленными. Прежде, чем это произойдет, ученым будет необходимо решить множество проблем.

Сама по себе идея замены манипуляций с электронами на то же с фотонами – довольно стара. Уже довольно продолжительное время мы слышим самые разные предсказания о том, что будет произведена замена компьютеров на оптические компьютеры. Но, хоть и проводится большое количество экспериментов, все так и стоит на месте.

На некоторых участках Интернете по оптическим кабелям уже передают большие массивы данных, но все равно мы до сих пор работаем с электронными компьютерами.

Казалось бы, оптические волокна, лазерная техника, фотоприёмники, светодиоды, призмы и линзы – все это нам позволяет построить аналоги кремниевых микросхем.

Вот именно с “микро-” и загвоздка. Оказалось, что научиться управлять небольшими и короткими световыми импульсами в наномасштабных схемах довольно проблемно.

Довольно важные шаги в данной области были не так давно проделаны специалистами одной из американских лаборатории в Беркли (Berkeley Lab), а именно Национальной лабораторией, совместно с университетом Калифорнии (Berkeley, University of California).

Они смогли научиться делать тончайшие оптические проводники, а также из них составлять очень миниатюрные схемы.

Одним из лидеров данного исследования является Peidong Ya (Пэйдун Ян) сотрудник данной лаборатории.

«У нас получилось собрать полупроводниковые волноводы и лазеры в наноструктуры, которые замечательно иллюстрируют, каким именно образом свет может попадать и передаваться между узлами, — говорит Peidong Ya (Пэйдун Ян) – Также мы смогли ввести совершенно новую прикладную область для нанопроводов и нанолент – волноводы оптические наномасштаба в жидких средах, что довольно сильно пригодится нам в наших исследованиях, например, в химии и биологии».

Наноленты и нанопровода, которые создал Peidong Ya (Пэйдун Ян) со своими коллегами, представляют собой кристаллы, достигающие в длину около миллиметра, но лишь несколько сотен или десятков нанометров в толщину.

Данные волокна и ленты вполне могут послужить оптическими волноводами, дабы выполнять направление фотонов посредством довольно сложных схем, а также посредством переизлучения или фотолюминесценции.

Пока еще не создана логическая фотонная система на одном чипе с размером как обычная микросхема. Но как бы там ни было, а американские исследователи постепенно приближаются к данному рубежу.

Американские исследователи смогли показать, как нанолазеры, которые сделаны с использованием нитрида галлия или оксида цинка могут соединяться с оптическими волокнами с таким же нанометровым масштабом. Они заставляют бегать свет от узла к узлу, ветвится и поворачивать.

Помимо этого все сети, в основе которых оксида олова вполне могут вступать как оптические фильтры, которые могут управлять длинами волн проходящих импульсов, а также проводят из разделение по разным “выходам”.

Это все может понадобиться при создании для фотоники логических схем.

Возможно, одним из самых интригующих результатов можно назвать апробацию и создание оптических нановолноводов. Данные нановолноводы могут зависимости от взаимодействия света с жидкостью им управлять.

Если быть точнее, свойства жидкости вполне могут изменять на выходе параметры сигнала подобного волновода.

Это дает возможность построить оптические чипы, которые будут анализировать биологический и химический состав капель, которые помещены у них на поверхности.
Как считают специалисты, полностью фотонная глобальная сеть Интернет могла бы выдавать данные выдавать на скорости сто шестьдесят гигабит в секунду.

Увы, но время, которое пройдёт до того, как оптические машины смогут завоевать мир – довольно сложно рассчитать. Для массового изготовления компонентов фотоники необходимо научиться создавать нановолноводы в огромных количествах и соблюсти колоссальную точность их геометрии.

Сегодня Peidong Ya (Пэйдун Ян) со своей группой проводит исследование несколько методов, и надеться в скором времени достигнуть своей цели. Кажется, уже забрезжил свет в конце “туннеля” и скоро мечты о полностью оптических вычислениях станут реальными.