В ближайшем будущем появится устройство, в котором информация полностью передается и обрабатывается за счет фотонных потоков

06 апреля 2015 Автор  Юрий Северный
В ближайшем будущем появится устройство, в котором информация полностью передается и обрабатывается за счет фотонных потоков Новые технологии

Фотоника — это раздел современной оптики, в рамках которого изучаются источники  оптического излучения, условия его распространения в пространстве или через какие-то материалы, а также методы приема и управления этим излучением.

Под оптическим излучением обычно понимают видимый свет, у которого длина волны составляет от 380 нм до 780 нм. То есть это то излучение, которое воспринимается человеческим глазом. Также к оптическому излучению относят инфракрасные волны и ближнее ультрафиолетовое излучение. Если же рассматривается взаимодействие тех частиц, из которых состоит свет — фотонов — с нанометровыми объектами, то говорят уже не о фотонике, а о нанофотонике.

Российское министерство образования и науки включило фотонику и нанофотонику в число наиболее перспективных направлений исследований. С чем это связано?

В наш век высоких технологий очень большое значение имеют обработка и передача информации в больших объемах и с очень высокими скоростями. Говорят даже о проблеме «больших данных», которые возникают при обработке результатов измерений радиотелескопов, при анализе потоков данных в социальных сетях или обработке видео и аудиоизображений.

Наиболее распространенный сейчас метод обработки и передачи информации основан на кремниевых технологиях. При этом информация передается за счет потока электронов. Однако эта технология имеет свои ограничения. Размер современных электронных устройств достиг нескольких десятков нанометров и приближается к своему критическому значению, поскольку на таких масштабах все большую роль начинают играть квантовые явления. Кроме того, в таких миниатюрных элементах выделяется гигантское количество тепла. Например, современный суперкомпьютер потребляет мощности порядка сотен мегаватт, что, конечно, очень много.

Альтернативой электронным вычислениям являются фотонные, в которых для передачи и обработки информации используют уже не электроны, а фотоны.

Фотоны — это кванты электромагнитного излучения. В отличие от электронов они не имеют ни заряда, ни массы покоя. Ожидается, что использование фотонов позволит существенно продвинуться в скорости обработки информации, увеличив ее как минимум на четыре порядка.

Это связано с несколькими обстоятельствами. Фотоны, кроме того, что не обладают массой покоя, могут распространяться со скоростями порядка скорости света (около 300 000 км/с). Кроме того, фотоны, соответствующие оптическому диапазону, позволяют передавать огромные массивы данных за счет того, что эти волны имеют большую частоту. Так, частота волн оптического диапазона составляет 1015 Гц, что позволяет организовать большое количество каналов связи.

Для того чтобы в световую волну вложить необходимую информацию и передать ее, требуется как-то воздействовать на поток фотонов. В этом заключается одна из проблем нанофотоники, с которой в электронике сталкиваются не так остро. Электроны ведь обладают зарядом, что позволяет воздействовать на них при помощи внешних электрических или магнитных полей — в результате такого воздействия электроны изменяют свое движение, что позволяет передавать сигналы. На фотоны так просто воздействовать нельзя. Если световой луч распространяется по вакууму, то траектория его движения не изменится даже при наличии электрических или магнитных полей.  

Существуют разные методы решить эту проблему. Например, если распространять фотоны через какой-нибудь материал, то на них станет возможно воздействовать при помощи электрического или магнитного поля. Этим занимаются такие разделы современной оптики, как электрооптика и магнитооптика.

По материалам Forbes

Прочитано 3739 раз
Оцените материал
(4 (Проголосовало))

Медиа

Нанофотоника - Владимир Белотелов Новое Ставрополье

Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите (*) необходимую информацию, где нужно
HTML-коды запрещены

Новости партнеров

26 регион - проекты