Des chercheurs de l’UCF créent des matériaux photoniques pour un calcul puissant et efficace basé sur la lumière | Nouvelles de l’Université de Floride centrale

Des chercheurs de l’Université de Floride centrale développent de nouveaux matériaux photoniques qui pourraient un jour permettre un calcul à faible consommation d’énergie, ultra-rapide et basé sur la lumière.

Les matériaux uniques, connus sous le nom d’isolants topologiques, sont comme des fils qui ont été retournés, où le courant passe le long de l’extérieur et l’intérieur est isolé.

Les isolants topologiques sont importants car ils pourraient être utilisés dans des conceptions de circuits qui permettent d’entasser plus de puissance de traitement dans un seul espace sans générer de chaleur, évitant ainsi le problème de surchauffe auquel sont confrontés les circuits de plus en plus petits d’aujourd’hui.

Dans leur dernier ouvrage, publié dans la revue Matériaux naturelsles chercheurs ont démontré une nouvelle approche pour créer les matériaux qui utilise une nouvelle conception de réseau en nid d’abeille chaîné.

Les chercheurs ont gravé au laser la conception en nid d’abeille enchaînée sur un échantillon de silice, le matériau couramment utilisé pour fabriquer des circuits photoniques.

Les nœuds de la conception permettent aux chercheurs de moduler le courant sans plier ni étirer les fils photoniques, une caractéristique essentielle nécessaire pour contrôler le flux de lumière et donc d’informations dans un circuit.

Le nouveau matériau photonique surmonte les inconvénients des conceptions topologiques contemporaines qui offraient moins de fonctionnalités et de contrôle, tout en prenant en charge des longueurs de propagation beaucoup plus longues pour les paquets d’informations en minimisant les pertes de puissance.

Les chercheurs prévoient que la nouvelle approche de conception introduite par les isolateurs topologiques bimorphes conduira à s’écarter des techniques de modulation traditionnelles, rapprochant la technologie de l’informatique basée sur la lumière d’un pas de plus vers la réalité.

Les isolants topologiques pourraient également un jour conduire à l’informatique quantique, car leurs fonctionnalités pourraient être utilisées pour protéger et exploiter des bits d’information quantiques fragiles, permettant ainsi une puissance de traitement des centaines de millions de fois plus rapide que les ordinateurs conventionnels actuels.

Les chercheurs ont confirmé leurs découvertes à l’aide de techniques d’imagerie avancées et de simulations numériques.

Les isolants topologiques bimorphes introduisent un nouveau changement de paradigme dans la conception des circuits photoniques en permettant un transport sécurisé des paquets de lumière avec des pertes minimales, déclare Georgios Pyrialakos, chercheur postdoctoral au Collège d’optique et de photonique de l’UCF et auteur principal des études.

Les prochaines étapes de la recherche comprennent l’incorporation de matériaux non linéaires dans le réseau qui pourraient permettre le contrôle actif des régions topologiques, créant ainsi des voies personnalisées pour les paquets de lumière, explique Demetrios Christodoulides, professeur au Collège d’optique et de photonique de l’UCF et co-auteur de l’étude. .

La recherche a été financée par la Defense Advanced Research Projects Agency; l’Initiative universitaire multidisciplinaire du Bureau de la recherche navale ; l’Initiative universitaire multidisciplinaire du Bureau de la recherche scientifique de l’Armée de l’air; la Fondation nationale des sciences des États-Unis ; la division Mathématiques et sciences physiques de la Fondation Simons ; la Fondation WM Keck ; la Fondation scientifique binationale USIsrael ; Laboratoire de recherche de l’US Air Force ; la Deutsche Forschungsgemein-schaft; et la Fondation Alfried Krupp von Bohlen et Halbach.

Les auteurs de l’étude comprenaient également Julius Beck, Matthias Heinrich et Lukas J. Maczewsky de l’Université de Rostock ; Mercedeh Khajavikhan avec l’Université de Californie du Sud ; et Alexander Szameit avec l’Université de Rostock.

Christodoulides a obtenu son doctorat en optique et photonique de l’Université Johns Hopkins et a rejoint l’UCF en 2002. Pyrialakos a obtenu son doctorat en optique et photonique de l’Université Aristote de Thessalonique en Grèce et a rejoint l’UCF en 2020.