Свет вместо электричества. ИТМО открыл новую эру технологий

Ученые ИТМО разработали устройство, способное создавать и управлять сцепленными частицами света и материи. Эти частицы, называемые экситон-поляритонами, могут стать более эффективной и экологичной заменой электричеству. Новое устройство открывает перспективы для создания быстрых компьютеров и интернет-сетей.

Переход от электронных устройств к фотонным считается одним из наиболее перспективных направлений развития технологий. Фотонные устройства используют энергию частиц света вместо электричества, что делает их менее энергозатратными и более экологичными. Однако, несмотря на их преимущества, такие устройства остаются крупногабаритными и требуют значительных затрат на производство.

Исследователи из ИТМО нашли баланс между фотонными и электронными технологиями, разработав устройство, управляемое как светом, так и электричеством. Оно использует сцепленные частицы света и экситоны — квазичастицы, образующиеся при взаимодействии электронов и дырок. Эти квазичастицы, известные как экситон-поляритоны, обладают двойственными свойствами света и материи, что упрощает их управление и взаимодействие.

Разработка представляет собой многослойную пластинку, включающую подложку из оксида кремния, фотонный кристалл из оксида тантала и лист диселенида молибдена толщиной в три атома. Устройство активируется лазерным лучом, который инициирует образование экситон-поляритонов. Свет, попадая на решетку, вызывает возбуждение электронов в молибдене, что приводит к формированию экситонов и их сцеплению с фотонами.

«Наша разработка позволяет не только «включать и выключать» устройство, но и управлять двумя состояниями экситон-поляритонов, которые соответствуют разным длинам волн светового спектра», — отметил Василий Кравцов.

• Василий Кравцов, ведущий научный сотрудник физического факультета, сотрудник лаборатории «Низкоразмерные квантовые материалы» ИТМО

Новое устройство может значительно снизить энергопотребление и повысить скорость работы сложных систем, таких как оптические компьютеры и вычислители на основе нейронных сетей, максимально раскрывая потенциал искусственного интеллекта. Также оно может использоваться для создания оптических переключателей и модуляторов, необходимых для передачи и обработки информации в интернет-сетях.

Эта работа была выполнена в рамках проекта «Приоритет 2030» и базируется на исследованиях лаборатории «Функциональные материалы для поляритонной квантовой логики».