Четвёртое измерение света — наноплёнки научились управлять фотонами за доли секунды

20.03.2025 12:19:00 | iXBT.com

В лабораториях Университета Хериот-Ватт и Университета Пердью произошло событие, способное перевернуть представление о том, как свет может хранить и передавать информацию. Исследователи нашли способ «программировать» оптические материалы, наделяя их свойствами, которые раньше считались научной фантастикой. Открытие приближает эру компьютеров и систем ИИ, работающих со скоростью света, буквально имитируя нейронные сети мозга.

Основой прорыва стали тонкие стеклоподобные плёнки толщиной в 250 нанометров — в 400 раз тоньше человеческого волоса. Эти прозрачные проводящие оксиды уже используются в смартфонах и солнечных панелях. Но учёные обнаружили, что если обработать их сверхкороткими импульсами света, можно «научить» эти плёнки управлять движением и энергией отдельных фотонов. Умное стекло не просто затемняется под солнцем, а мгновенно меняет свои свойства, направляя фотоны — но на скоростях, недоступных даже современным процессорам.

Иллюстрация: нейросеть DALL-E

«Это как добавить к обычному свету четвёртое измерение — время», — объясняет доктор Марчелло Феррера, руководитель исследования. Его команда смогла создать материал, который под воздействием света позволяет одновременно контролировать и направление фотонов, и их энергию. Это может означать, что уже через 5–10 лет виртуальные встречи станут объёмными, как голограммы из «Звёздных войн», а автономные автомобили будут обрабатывать данные в тысячу раз быстрее, чем сейчас.

Но главный потенциал лежит в создании фотонных процессоров. Сегодня серверы тратят огромную энергию на передачу данных через провода. Новая технология позволит делать это с помощью света, сократив энергопотребление и увеличив скорость в разы. «Это шаг к ИИ, который мыслит паттернами, как человек, а не последовательно, как машина», — говорит Феррера. Учёные видят в своих плёнках основу для компьютеров будущего — без перегрева, с мгновенным доступом к гигантским массивам данных.

Пока технология тестируется в лабораториях, но её уже называют «Святым Граалем» фотоники. С такой технологией сети 6G смогут передавать не просто фильмы, а целые виртуальные объекты, или медицинские сканеры, «видящие» рак на клеточном уровне. А главное — это шанс избавиться от «бутылочных горлышек» современной электроники. Как отмечает Владимир Шалаев из Университета Пердью, «эти материалы открывают эру, когда свет будет управлять светом, без посредников в виде электрических сигналов».

Такие открытия часто остаются за стенами лабораторий, но здесь горизонты близки. Уже через несколько лет «программируемые» оптические материалы могут стать базой для процессоров, которые думают — и видят — как люди, открывая путь к технологиям, о которых мы пока лишь мечтаем.

Подробнее