Интернет в разы быстрее: как наночастицы начали управлять потоками света

Публикация: 23.06.2022
Источник Комментарии

Интернет в разы быстрее: как наночастицы начали управлять потоками света

Управлять светом и наночастицами, чтобы показывать разные картинки, а потом и передавать другие данные со сверхвысокой скоростью — всем этим занимались авторы новой работы. 

Главное о новой работе ученых

Чтобы понять, что именно сделали исследователи, подумайте об окне. На одной его стороне выгравировано изображение, но с другой стороны картинка совсем другая. 

Такое может показаться невозможным, но, по сути, именно такие результаты получили ученые из национального университета в Австралии (ANU). Команда разработала мельчайшие полупрозрачные наночастицы, на которых видно два разных изображения, если посмотреть с разных сторон.

Во время одного из экспериментов ученые сделали слайд, где одновременно был изображен австралийский континент и оперный театр в Сиднее. 

Слайд, который показывает две картинки одновременно

Область, которой занимаются ученые, называется нелинейная оптика. Открытия в этой сфере можно использовать, чтобы улучшить фотонные вычисления — это вычисления, где для передачи данных используется видимый или инфракрасный свет, а не ток. 

Как это работает?

Обычно свет двигается одинаково сквозь один и тот же матриал, например, через стекло или воду. 

Исследователи решили поменять этот процесс и разработали мельчайшие стекла, которые покрыты наночастицами в форме цилиндров. Чтобы понять масштаб, представьте, что 12 000 таких частиц могут поместиться в поперечном сечении человеческого волоса.

Эти наночастицы управляли потоком света, как дорожные знаки, которые дают направление движению, объясняет физик Сергей Крук.

Схематичное изображение того, как проходит свет

«Мы смогли внести асимметрию в способ распространения света. Поэтому когда он распространяется вперед/назад, мы получаем совершенно разные результаты», — сказал он.

Авторы работы называют эти «дорожные знаки» нелинейными диэлектрическими резонаторами.

Наночастицы в форме цилиндров сделали из двух слоев кремния и нитрида кремния. Каждый слой имел разный показатель преломления. Это значит, что свет проходил через каждую среду по-разному. 

Наночастицы можно разместить так, чтобы они светились или были темными, когда свет проходит через них вперед или назад. Это похоже на мельчайшие пиксели, которые или горят, или не горят. Авторы сделали из них узор, который вместе выглядел как единая картина.

«Обычно изображения состоят из отдельных пикселей. И мы можем собрать эти пиксели в любые узоры, которые вам нравятся», — сказал Крук.

Бенджамин Эгглтон, директор института нанотехнологий в Сиднее, назвал это исследование серьезным результатом. Это, по его словам, важная физика, которую можно использовать в разных приложениях. Самым очевидным применением, считает он, обладают нанофотонные компоненты для вычислительной техники.

Ключевой элемент электронных вычислений и сложной архитектуры микрочипов — диод. Он позволяет току течь только в одном направлении. В фотонике или вычислениях на основе света вместо диода используют изолятор.

По словам профессора Эгглтона, сегодня изоляторы очень громоздкие и сложные в производстве, но работа ученых из ANU может привести к созданию маленьких и простых конструкций. 

Фотонные схемы, или оптические вычисления называют будущим вычислительной техники. Их можно сделать меньше по сравнению с электронными, а также они работают на более высоких скоростях, потребляют меньше энергии и выделяют меньше тепла.

Многие глобальные компании, которые занимаются квантовыми компьютерами, полагаются на фотонные схемы, отмечает Эгглтон.

А что насчет интернета?

Также есть мнение, что новая технология поможет сделать интернет быстрее и дешевле. Доктор Лей Ван из Юго-восточного университета в Китае сказал: «хотя цель этих изображений в основном художественная, они демонстрируют потенциал этой новой технологии.

«В реальных приложениях эти наночастицы могут быть собраны в сложные системы, которые будут эффективно управлять потоком света — например, в коммуникационной инфраструктуре следующего поколения».

По словам доктора Крука, способность контролировать поток света на наноуровне гарантирует, что свет «будет идти туда, куда должен идти, и не пойдет туда, куда не должен идти». Благодаря этому можно создать более быстрое интернет-соединение, для обслуживания которого нужно меньше электричества, отмечает команда.

Например, в 2020 году ученые создали фотонную схему, которая передает по оптоволокну 44,2 терабита данных за секунду на расстояние 76 км. Это примерно в 1 млн раз быстрее по сравнению со средней скоростью широкополосной загрузки. 

Крук считает, что сегодня физики только начали понимать то, как интенсивный свет влияет на структуру материалов на наноуровне.

«Сегодня ученые невероятно преуспели в управлении электрическим током, но мы пока что мало знаем об управлении лучами света. Это исследование, возможно, первый важный шаг на пути к созданию сложного устройства для управления движением лучей света. Это похоже на устройства середины XX века, которые управляли движением электрических токов», — подытожил Крук. 

Читать далее:

Юная звезда «спрятала» то, что изменило представление ученых о Вселенной. Главное

Недалеко от Земли нашли две планеты, которые очень похожи на нашу

Физики создали атомный лазер, который может работать вечно


Понравилась статья? Поделись с друзьями!

LongReef Team Автор статьи: LongReef Team
14
Нет Комментариев.
Но, вы можете быть первыми кто его оставит

Авторизуйся что бы оставить свой коммент...

Популярные Статьи

Группа исследователей из Массачусетского технологического института придумала радикальный способ...
01.07.2022
Швейцарские Альпы — это странное место для поиска существ, которые когда-то жили в океане. Эта...
01.07.2022
В 2022 году наблюдается особенно много солнечных вспышек. «Хайтек» рассказывает о самых мощных...
30.06.2022
Долгожданная комета C/2017 K2 (PanSTARRS) дошла до Солнечной системы. «Хайтек» рассказывает,...
30.06.2022
Цифровая одежда постепенно превращается в актуальный тренд в России — в этом смысле мы не просто...
30.06.2022
Компания Venus Aerospace недавно представила концепт гиперзвукового самолета, который передвигается...
30.06.2022
В Amazon заявили, что работают над обновлением, которое позволит цифровому помощнику Alexa...
30.06.2022
Окутанные тьмой и тайной, существа из глубин океана выживают в очень тяжелых условиях. «Хайтек»...
30.06.2022
В нашей галактике должно быть около 100 млн черных дыр, большая часть которых должна быть...
30.06.2022
Европейское агентство по охране окружающей среды опубликовало новый отчет. Оказалось, что состояние...
29.06.2022
Сложная биология паразита сыграла свою роль, но эксперты говорят, что медицинскому сообществу не...
28.06.2022
Есть много способов тренировки искусственного интеллекта. Один из них — обучение с подкреплением,...
27.06.2022
Ученые из Китая говорят, что им удалось запустить модель искусственного интеллекта, столь же...
24.06.2022
То селфи, которое вы недавно опубликовали, можно использовать для обучения ИИ. Возможно, это не так...
24.06.2022
Человечество до сих пор борется с COVID-19. Но также растут риски, связанные с другими вирусами....
22.06.2022
Ученые из Бостонского колледжа заявили о том, что им удалось открыть новую элементарную частицу без...
21.06.2022
Telegram объявил о запуске премиум-подписки на мессенджер. «Хайтек» рассказывает, какие функции...
20.06.2022
В ярком созвездии Центавра нашли сверхмассивную черную дыру, которая растет с рекордной скоростью....
17.06.2022
Блейк Лемуан, инженер-программист и исследователь искусственного интеллекта (ИИ) в Google,...
17.06.2022
Согласно новому исследованию, два основных ледника, составляющих Антарктический ледяной щит, в...
16.06.2022
Ученые протестировали экспериментальный препарат, который использует иммунную систему организма для...
15.06.2022
Новорожденная звезда заставила астрономов обновить свои теории об образовании двойных звезд....
14.06.2022
Миссия Gaia опубликовала третий крупный массив данных. «Хайтек» ознакомился и с ним и рассказывает,...
14.06.2022
Палеонтологи-любители нашли в Австралийском поселке Скенес-Крик 140 следов динозавра. Палеонтологи...
14.06.2022
Команда НАСА по планетарной обороне смоделировала новую глобальную угрозу. Более 100 участников...
10.06.2022
Черепахи, тюлени и рыбы регулярно погружаются на сотни, а иногда и тысячи метров под воду. На такой...
09.06.2022
Самые революционные открытия в астрономии за последние годы произошли благодаря интерферометрии. В...
07.06.2022
Роскомнадзор начал новую волну блокировок ВПН-сервисов. По словам представителей ведомства, сервисы...
07.06.2022
Человек мог бы легко зайти в пасть мегалодону, а зубы вымершего хищника были размером с нашу руку....
06.06.2022
Агрессивная опухоль рака шейки матки убила Генриетту Лакс, которой был 31 год, а ее раковые клетки...
06.06.2022
Ученые исследовали гены, которые влияют на старение и продолжительность жизни. Они обнаружили...
03.06.2022
В начале 2020 года, когда началась пандемия COVID-19, офисы опустели, а сотрудники начали работать...
03.06.2022
Теория эволюции Дарвина, вероятно, — это не полное объяснение того, почему зарождается жизнь....
02.06.2022
В ВОЗ заявили, что по всему миру выявили 257 случаев заболевания оспой обезьян. Еще 120 случаев...
02.06.2022
Исследовательская фирма Gartner прогнозирует, что к 2025 году на генеративный искусственный...
01.06.2022
Конфликтолог провел мысленный эксперимент, чтобы понять, насколько общение с инопланетянами...
31.05.2022
Цифровые сервисы, применяемые в столичном здравоохранении, меняют методы диагностики и лечения...
31.05.2022
За последние несколько недель «Уэбб» уже успел показать, на что способен, отправив на Землю...
31.05.2022
Более 260 человек в 21 стране за пределами Африки заболели оспой обезьян. «Хайтек» собрал...
31.05.2022
Согласно отчету Организации Объединенных Наций, использование новых источников воды может принести...
27.05.2022
Лошади формировали человеческую историю на протяжении тысячелетий, точно так же, как люди влияли на...
27.05.2022
Естественное происхождение магнитных полей во Вселенной долгие годы оставалось загадкой. В ходе...
26.05.2022
В Министерстве образования и науки заявили о планах ухода России от Болонской двухуровневой системы...
25.05.2022
Ученые задались вопросом, как далеко назад в человеческой эволюции нам нужно пройти, прежде чем мы...
25.05.2022
Астрономы больше 30 лет пытаются точно определить постоянную Хаббла, но это приводит к путанице....
24.05.2022
В Европе и США распространяется обезьянья оспа. «‎Хайтек» рассказывает главное о ситуации в мире и...
20.05.2022
Ученые предложили новую теорию, чтобы объяснить странное расположение галактик-спутников Млечного...
19.05.2022
Конгресс США провел первые публичные слушания по НЛО с 1960-х годов во вторник, 17 мая, опираясь на...
18.05.2022
Работая над картированием каждой клетки человеческого тела, ученые обнаружили неуловимый тип...
17.05.2022
12 мая 2022 года ученые опубликовали первое изображение сверхмассивной черной дыры в галактике...
13.05.2022
В последние годы дроны стали применять как для развлечений, так и для коммерческих целей. Малый...
13.05.2022
В ходе нового исследования астрофизики пытались ответить на вопрос, взаимодействует ли темная...
12.05.2022
В сердце нашей галактики есть черная дыра, которую ученые смогли сфотографировать и теперь показали...
12.05.2022
Утром 9 мая 2022 года Rutube подвергся хакерской атаке, об этом говорилось в заявлении на...
12.05.2022
В последние годы на рынке образовательных продуктов появилось огромное количество обучающих...
06.05.2022
Осколки кометы Галлея вызовут метеорный дождь эта-Аквариды в конце весны 2022 года. Комета попадет...
05.05.2022
В НАСА заявили, что собираются отправить миссию на Уран, чтобы лучше исследовать его. Астрономы...
05.05.2022
В России настороженно относятся к VR- и AR-технологиям — учителя не исключение. В большинстве своем...
04.05.2022
Ученые придумали, как использовать квантовую странность для улучшенных электронных микроскопов....
29.04.2022
Если не принять меры по изменению климата, то в Мировом океане произойдет еще одно массовое...
29.04.2022