Ученые Санкт-Петербургского государственного университета предложили инновационный метод хранения света с использованием экситонов и магнитного поля. Эта технология может стать основой для создания энергоэффективных оптических компьютеров, способных обрабатывать данные быстрее и с меньшими затратами энергии.
Современные компьютеры близки к пределу своих возможностей из-за растущих объемов данных и энергозатрат. Ученые ищут альтернативы, и одной из них могут стать оптические компьютеры, использующие свет вместо электричества для передачи и обработки информации.
Оптические системы быстрее, энергоэффективнее и меньше нагреваются, однако для их внедрения нужны новые технологии хранения данных. Ученые СПбГУ разработали способ сохранения света с использованием трехимпульсного фотонного эха в магнитном поле. Этот метод позволяет сохранять не только амплитуду световой волны, но и ее фазу, что критически важно для обработки информации.
Для хранения данных исследователи используют экситоны — связанные пары электронов и «дырок» в полупроводниках. В «темном состоянии» экситоны не взаимодействуют со светом, что позволяет хранить информацию дольше. Ученые научились сохранять фазу света в таких экситонах с помощью магнитного поля и затем извлекать ее для считывания.
«Протокол фотонного эха использует два лазерных импульса для записи информации и один для считывания. Главная сложность в таком подходе — сохранить когерентность света, то есть фазу световой волны (ее положение в цикле колебаний). Для записи информации используются особые состояния в полупроводниковых кристаллах — экситоны. Они позволяют записывать и считывать данные за очень короткое время, лишь за триллионные доли секунды. Чтобы информация хранилась дольше, экситоны переводят в «темное» состояние с помощью магнитного поля».
Роман Назаров, один из авторов исследования, аспирант СПбГУ
Эта технология открывает перспективы для создания энергоэффективных устройств хранения данных, которые могут быть использованы в оптических компьютерах и квантовых системах.