Investigadores del Instituto de Física y Tecnología de Moscú (MFTI) han comenzado a desarrollar una nueva generación de nanoláseres polaritónicos que podrían convertirse en la base de un "cerebro fotónico": redes neuronales artificiales que funcionan a la velocidad de la luz. El proyecto, apoyado por la Fundación Científica Rusa, combina las tecnologías de los láseres plasmónicos y polaritónicos, lo que permitirá superar las limitaciones clave de la nanofotónica moderna.
Los láseres polaritónicos utilizan polaritones excitónicos, cuasipartículas híbridas que combinan las propiedades de la luz y la materia. A diferencia de los láseres convencionales, que requieren una gran cantidad de energía, los láseres polaritónicos funcionan según un principio similar al comportamiento de los átomos en los superconductores y, por lo tanto, consumen mucha menos energía.
Tenemos varias tareas por delante, entre ellas, perfeccionar la tecnología de producción de las primeras muestras y crear un modelo físico de nanoláseres híbridos plasmón-excitón-polaritón. Las etapas principales del trabajo incluyen alcanzar un régimen de acoplamiento fuerte, demostrar la amplificación bosónica de la dispersión de polaritones híbridos y obtener condensados bosónicos no equilibrados que emiten luz coherente. Los semiconductores bidimensionales, capas monoatómicas de dicálcogenuros de metales de transición, desempeñan un papel clave en la consecución de los objetivos establecidos. Proporcionan un régimen de acoplamiento fuerte de la luz con la materia a temperatura ambiente, lo cual es extremadamente importante para las aplicaciones en nanofotónica
Un elemento clave de la tecnología son los dicálcogenuros de metales de transición bidimensionales, materiales con un grosor de un átomo. Proporcionan indicadores récord de acoplamiento de la luz con la materia, abriendo el camino a la creación de procesadores fotónicos compactos. Según los científicos, estos sistemas pueden demostrar efectos cuánticos, incluida la superfluidez, lo cual es fundamental para la computación neuromórfica.
Si el proyecto tiene éxito, Rusia podría ocupar una posición de liderazgo en el desarrollo de procesadores fotónicos energéticamente eficientes y también creará nuevas perspectivas para la investigación fundamental en el campo de la polaritónica. Esto es especialmente relevante para las tareas de IA, donde los sistemas electrónicos tradicionales se enfrentan a limitaciones de velocidad y consumo de energía.
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