Pietų Kalifornijos universiteto (JAV) mokslininkai pristatė proveržį fotonikos srityje – pirmąjį optinį įrenginį, pagrįstą nauju optinės termodinamikos principu. Šis įrenginys pats nukreipia šviesą – be jungiklių, išorinio valdymo ar skaitmeninio valdiklio. Šviesa jame keliauja natūraliai, vadovaudamasi fizikos dėsniais. Tai gali iš esmės pakeisti šviesos signalų perdavimo technologijas.
Kaip tai veikia: kai šviesa pati randa kelią
Tradiciniai šviesos maršrutizavimo įrenginiai naudoja sudėtingas elektronines grandines ir jungiklius, kurie reguliuoja, kur ir kaip keliauja šviesos signalai. Tokie sprendimai ne tik reikalauja išorinio valdymo, bet ir riboja greitį bei efektyvumą.
Pietų Kalifornijos universiteto mokslininkai pasiūlė visiškai kitokį sprendimą: įrenginį, kuriame šviesa pati susiranda kelią, be jokio išorinio įsikišimo. Tam jie pasitelkė naują požiūrį, pagrįstą termodinamikos principais – tais pačiais, kurie aiškina, kaip šyla ar plečiasi dujos.
Idėja tokia: šviesa šioje sistemoje elgiasi kaip dujos, kurios, išsiplėtusios, pačios pasiekia pusiausvyrą. Pirmiausia šviesa „išsiplečia“, paskui nusistovi ir savaime susitvarko taip, kad fotonai – šviesos dalelės – natūraliai nuteka ten, kur reikia. Be jungiklių. Be valdiklių. Be papildomos energijos.
Tai įmanoma dėl vadinamosios optinės termodinamikos – naujos teorijos, kurią sukūrė USC tyrėjai, ištyrę, kaip šviesa elgiasi sudėtingose, nelinijinėse sistemose. Nors tokios sistemos anksčiau buvo laikomos pernelyg chaotiškomis, dabar aišku: jų elgesys iš tiesų nuspėjamas, jei taikomi tinkami fizikos dėsniai.
Būtent šiais principais remiasi ir pirmasis toks įrenginys, kurį sukūrė JAV mosklininkai. Tai – pirmas žingsnis kuriant naujos kartos fotoninius prietaisus, kurie ne kovoja su sistemos sudėtingumu, o išnaudoja jį savo naudai.
Galimas poveikis pramonei – naujos galimybės
Optinė termodinamika, kuri paverčia sudėtingumą į nuspėjamumą, atveria duris visiškai naujos kartos fotoniniams įrenginiams. Jie ne slopina nelinijinių sistemų sudėtingumo, o jį išnaudoja savo pranašumui.
Anot pagrindinės tyrimo autorės, Pietų Kalifornijos universiteto doktorantės Hediyeh M. Dinani, ši teorija gali ne tik pagerinti šviesos maršrutizavimą, bet ir atverti naujus šviesos valdymo būdus, kurie turės didelės įtakos informacijos apdorojimui, komunikacijoms bei fundamentiniams fizikos tyrimams.
Pietų Kalifornijos universiteto profesorius Demetrios’as Christodoulides’as pažymi, kad tai, kas anksčiau optikoje atrodė kaip neišsprendžiama problema, dabar suprantama kaip natūralus fizikinis procesas, galintis iš esmės pakeisti inžinierių požiūrį į šviesos ir kitų elektromagnetinių signalų valdymą.
Šis mokslininkų atradimas gali turėti didžiulę įtaką ne tik laboratoriniams tyrimams.
Kadangi tradicinės elektronikos galimybės artėja prie ribų, tokių technologijų, kaip optiniai sujungimai, vystymą tiria daug įmonių. Tarp jų – ir lustų gamintojai, kaip „Nvidia“.
Optinė termodinamika gali pagreitinti šių inovacijų diegimą, ne tik mikroschemų lygmenyje, bet ir telekomunikacijų, aukštos spartos skaičiavimo bei saugaus duomenų apdorojimo srityse.
Kaip vertinate šį straipsnį?
Prisijunk prie mūsų „Facebook“ bendruomenės
Trumpai, aiškiai ir be triukšmo – gaukite svarbiausias technologijų ir mokslo naujienas pirmieji.
- Sekite mokslo ir technologijų tendencijas
- Dalyvaukite diskusijose
- Naujienas gaukite pirmieji
