Разработка может сократить число преобразований световых сигналов в электрические и тем самым снизить задержки при обработке данных и энергопотребление.
Ученые Российского квантового центра, МФТИ и СПбГУ предложили механизм оптической памяти для будущих чипов. Такая память позволяет сохранять поляризацию света после окончания исходного импульса. Работа опубликована в Physical Review Letters.
Современные компьютеры по-прежнему обрабатывают и хранят данные в электронной форме, поэтому световые сигналы приходится преобразовывать в электрические и обратно. Это создает задержки и увеличивает энергозатраты. Собственная память могла бы сделать оптические чипы эффективнее.
В предложенной схеме роль памяти выполняет поляритонный конденсат Бозе—Эйнштейна — коллективное состояние света и вещества. Слабый световой импульс задает его поляризацию, которая затем сохраняется и усиливается системой.
Моделирование показало, что даже сигнал на уровне одного фотона способен задать нужное состояние на сотни пикосекунд — примерно в сто раз дольше времени жизни отдельного поляритона. Чем сильнее исходный сигнал, тем устойчивее работает память.
«Главный результат связан с разницей временных масштабов. Хотя отдельный поляритон существует очень недолго, заданная световым сигналом поляризация сохраняется в конденсате в сотни раз дольше. В модели этот эффект наблюдается даже при мощности начального возбуждения на уровне одного фотона. Это не означает, что система клонирует фотон со всеми его свойствами, но она запоминает поляризацию сколь угодно слабого светового импульса. Результаты подтверждают, что поляритонный конденсат можно рассматривать как возможную основу для оптической памяти»,
— отметил Алексей Кавокин, руководитель научной группы «Квантовая поляритоника» Российского квантового центра, инициатор и соавтор данного исследования.