Разработка компактного лазера и фотонного чипа открывает новые горизонты в высокоточных технологиях

Настольный лазер увидит дефекты чипов и запустит ядерные часы Физики из Объединенного института лабораторной астрофизики JILA в США разработали компактный лазер вакуумного ультрафиолетового диапазона который в 100 1000 раз эффективнее существующих аналогов Устройство созданное под руководством Генри Каптейна и Маргарет Мурнейн помещается на обычном столе заменяя собой громоздкие лабораторные установки размером с комнату Технология основана на пропускании красного и синего лазерных лучей через специальное полое волокно заполненное газом ксеноном Взаимодействие света с атомами ксенона позволяет получить излучение с длиной волны от 100 до 200 нанометров Короткая длина волны критически важна для создания микроскопов высокого разрешения она позволяет отслеживать химические реакции в реальном времени и находить мельчайшие дефекты в полупроводниковых чипах Особое значение разработка имеет для создания ядерных часов В отличие от атомных они измеряют время по переходам внутри ядер атомов тория Для их работы требуется строго определенная длина волны 148 3821 нанометра Новый лазер способен стабильно генерировать такое излучение что сделает сверхточные навигационные системы и системы космической связи мобильными и доступными

Инновации для оптики Ученые из Массачусетского технологического института и и партнерских организаций разработали фотонные устройства которые могут точно направлять свет с микрочипов в воздух Эта технология позволит создавать современные экраны быстрые оптические каналы передачи данных и более эффективные квантовые компьютеры Фото сайт MIT мироваянаука Наука и бизнес Елена Дружинина Оставляйте бусты Telegram МАХ

Лазер против пробок чип который может ускорить ИИ кластеры Индустрия искусственного интеллекта столкнулась с проблемой компании скупают видеокарты за огромные суммы денег чтобы те просто стояли в очереди Вычислительные мощности GPU растут так быстро что сетевая инфраструктура внутри серверной стойки за ними не поспевает превращая чипы в бутылочное горлышко Медь достигает своего физического предела а переходу на оптику до недавнего времени мешало отсутствие дешевого и компактного многоволнового лазера Решить эту аппаратную проблему попытались Scintil Photonics и Tower Semiconductor Инженеры взяли базовую технологию телекома способность пускать по одному оптическому кабелю несколько независимых сигналов Разработчики смогли интегрировать этот процесс в единый кремниевый чип пригодный для массового производства То что раньше собиралось из громоздких и дорогих компонентов теперь стало микроскопической деталью способной отдавать до 16 параллельных потоков в одно волокно В результате общая пропускная способность вырастает до 1 6 Тбит с что должно снизить задержки и сократить простой GPU При этом новости о немедленном переделе рынка можно пока отложить Сейчас технология находится на стадии ранних тестов первые образцы только поехали к крупным заказчикам Если производители не обнаружат проблем с масштабированием конвейера и отводом тепла в реальных условиях коммерческое внедрение в архитектуру гиперскейлеров начнется ближе к 2028 году утренниегаджеты

Фотонные чипы с микроструктурами в виде лыжных трамплинов открывают путь к сверхразрешающим дисплеям и масштабируемым квантовым системам Исследователи из Массачусетского технологического института MIT совместно с другими организациями разработали новый класс фотонных устройств которые эффективно излучают свет с чипа в свободное пространство Устройство представляет собой массив микроскопических структур изгибающихся вверх и напоминающих крошечные светящиеся трамплины для лыж Эти структуры созданные из двух материалов нитрида кремния и нитрида алюминия изгибаются при охлаждении из за разницы в тепловом расширении что позволяет точно контролировать излучение света из тысяч таких элементов одновременно Технология позволяет проецировать детализированные полноцветные изображения размером примерно в половину зерна поваренной соли что может быть использовано для создания легких очков дополненной реальности или компактных дисплеев Плотность пикселей достигает 30 тыс на площади где в смартфонах размещаются всего два пикселя что делает платформу идеальным оптическим двигателем для высокоразрешающих дисплеев Кроме того фотонные трамплины могут точно управлять кубитами в квантовых вычислительных системах что особенно важно для разработки масштабируемых квантовых компьютеров на основе алмазных кубитов Исследование опубликованное в Nature является частью программы Quantum Moonshot Program сотрудничества между MIT Университетом Колорадо в Боулдере корпорацией MITRE и Национальными лабораториями Сандия Потенциальные применения технологии включают более компактные лидарные системы для небольших роботов ускорение процессов 3D печати за счет быстрого управления лазерными лучами и создание новых лабораторных возможностей на чипе Финансирование исследования осуществлялось программой MITRE Quantum Moonshot Program Министерством энергетики США и Центром интегрированных нанотехнологий В будущем исследователи планируют масштабировать систему провести дополнительные тесты на однородность излучения и долговечность устройств а также разработать более крупные массивы для захвата света с нескольких чипов news фотоника news mit edu 2026 new photonic device efficiently beams light free space 0311

Физики из ИТМО разработали новый способ мгновенно управлять светом с помощью лазера Технология позволяет переключать свет в фотонных чипах за триллионную долю секунды это в тысячи раз быстрее чем при обычных методах Всё происходит только за счёт света без механики и электричества Такой подход экономит энергию и отлично работает при обычной температуре Разработка пригодится для создания сверхбыстрых оптических чипов которые ускорят работу ИИ и компьютеров будущего В ближайшие годы команда ИТМО планирует собрать первый рабочий прототип для новых суперкомпьютеров и телекоммуникаций Фото Оптическая установка для измерения экситон поляритонов на основе линзы твердой иммерсии Дмитрий Григорьев ITMO NEWS наука Наука и бизнес Елена Дружинина Оставляйте бусты Telegram МАХ

Создан чип с тысячами управляемых лазеров Инженеры из Массачусетского технологического института совместно с коллегами из партнерских организаций разработали фотонный чип способный проецировать тысячи управляемых лазерных лучей непосредственно в свободное пространство В отличие от традиционных систем где свет остается запертым внутри микроскопических оптических волноводов новая платформа позволяет эффективно выводить его наружу Технология основана на использовании микроскопических структур напоминающих лыжные трамплины Они создаются путем наслоения нитрида кремния и нитрида алюминия Из за разницы в коэффициентах расширения материалов при охлаждении структуры естественным образом изгибаются вверх направляя свет за пределы чипа Специальные модуляторы позволяют индивидуально управлять каждым из тысяч лучей включая и выключая их в нужный момент В ходе экспериментов в 2026 году исследователи продемонстрировали возможности системы спроецировав полноцветные детальные изображения Размер таких проекций оказался вдвое меньше крупинки поваренной соли Благодаря высокой стабильности системы паттерны остаются неподвижными без дополнительной коррекции ошибок Разработка велась в рамках программы по созданию квантовых компьютеров на основе алмазных кубитов требующих точного лазерного управления Помимо квантовых вычислений технология может лечь в основу компактных лидаров легких очков дополненной реальности и систем высокоскоростной лазерной 3D печати

Чип для генерации одиночных фотонов упростит квантовое распределение ключей Специалисты Национального института стандартов и технологий США NIST разработали чип способный излучать одиночные фотоны Это достижение может существенно повлиять на развитие квантовых коммуникаций в частности на рынок квантового распределения ключей КРК сделав такие системы более доступными и эффективными Сегодня коммерческие КРК системы чаще всего используют ослабленные лазерные импульсы Такой подход проще реализовать технически но у него есть фундаментальный недостаток лазер с некоторой вероятностью испускает не один а сразу несколько фотонов либо не испускает ни одного Многофотонные события создают потенциальную уязвимость для атак разделением числа фотонов когда злоумышленник может незаметно отвести один из фотонов в сторону и считать его состояние Истинно одиночные фотоны гарантируют что любая попытка перехвата неизбежно разрушит квантовое состояние и легитимные пользователи обнаружат вторжение Новая разработка NIST решает задачу на аппаратном уровне В основе источника квантовые точки наноструктуры которые захватывают отдельные носители заряда При воздействии точно настроенным лазерным импульсом такая квантовая точка излучает строго один фотон В перспективе интеграция такого источника на чип совместно со сверхпроводящими детекторами одиночных фотонов SNSPD также разработанными в NIST открывает путь к созданию компактных и надежных приемо передающих модулей для КРК систем Для бизнеса появление такого чипа означает потенциальное снижение стоимости и упрощение инфраструктуры для квантово защищенных каналов связи Новые чипы NIST могут быть запущены в массовое производство к концу 2027 года Это вероятно сделает КРК доступным для компаний работающих с особо чувствительными данными Дополнительный плюс новой технологии увеличение дальности связи Использование SNSPD позволяет регистрировать одиночные фотоны на расстояниях до 965 км что делает технологию привлекательной для операторов связи строящих защищенные магистрали Изображение сгенерировано с помощью нейросети Midjourney Читайте ПРОквант в Мах КРК квантовыекоммуникации квантовоераспределениеключей квантооваясвязь

Физики Университета ИТМО разработали способ сверхбыстрого управления светом в интегральных фотонных волноводах с помощью коротких лазерных импульсов Предложенный подход может лечь в основу сверхбыстрых оптических модуляторов и логических элементов для фотонных интегральных схем Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда Современная электроника сталкивается с физическими ограничениями проводники перегреваются а скорость передачи сигналов становится недостаточной для новых вычислительных задач Альтернативой могут стать фотонные чипы где информацию переносят не электроны а свет Однако ключевая проблема отсутствие эффективных способов быстрого управления светом Авторы предложили использовать экситон поляритоны гибридные волны сочетающие свойства света и вещества Для этого они создали волновод на основе гексагонального нитрида бора с атомарно тонким слоем дисульфида вольфрама WS₂ в котором возникает сильная связь света с веществом Управление осуществляется сверхкороткими лазерными импульсами они изменяют свойства гибридных частиц и переключают свет менее чем за пикосекунду в тысячи раз быстрее тепловых и механических методов Лазерный импульс создает высокую концентрацию экситонов временно разрывая связь света с веществом из за чего свет распространяется уже как обычная волна но с измененными параметрами Для наблюдения за процессом ученые использовали миниатюрную линзу из фосфида галлия которая позволяет заглянуть внутрь волновода и отслеживать динамику гибридных волн В будущем команда планирует создать функциональный прототип оптического модулятора на чипе в котором переключение будет происходить в заданных точках волновода Главное преимущество нашего подхода скорость и энергоэффективность Если управлять светом через нагрев процесс занимает микросекунды а мы добились переключения быстрее в сотни тысяч раз При этом из за того что полупроводниковый слой имеет толщину всего в три атома для переключения требуются гораздо меньшие мощности лазера чем в других оптических методах А работа при комнатной температуре позволяет интегрировать наше решение в реальные вычислительные устройства на чипе пояснил руководитель лаборатории Низкоразмерные квантовые материалы ИТМО и руководитель исследования Василий Кравцов Результаты опубликованы в журнале Applied Physics Letters Подробнее в материале ТАСС РНФ Телеграм ВКонтакте MAX новостинауки РНФ физика