Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) приступили к разработке нового поколения поляритонных нанолазеров, которые могут стать основой для «фотонного мозга» — искусственных нейронных сетей, работающих на скоростях света. Проект, поддержанный Российским научным фондом, объединяет технологии плазмонных и поляритонных лазеров, что позволит преодолеть ключевые ограничения современной нанофотоники.
Поляритонные лазеры используют экситонные поляритоны — гибридные квазичастицы, сочетающие свойства света и вещества. В отличие от обычных лазеров, которые требуют большого количества энергии, поляритонные лазеры работают по принципу, похожему на поведение атомов в сверхпроводниках, и поэтому потребляют гораздо меньше энергии.
Перед нами стоит несколько задач, среди которых отработка технологии производства первых образцов и создание физической модели гибридных плазмон-экситон-поляритонных нанолазеров. Основные этапы работы включают достижение режима сильной связи, демонстрацию бозонного усиления рассеяния гибридных поляритонов и получение неравновесных бозонных конденсатов, излучающих когерентный свет. Ключевую роль в достижении поставленных целей играют двумерные полупроводники, моноатомные слои дихалькогенидов переходных металлов. Они обеспечивают режим сильной связи света с веществом при комнатной температуре, что крайне важно для приложений в нанофотонике
Ключевым элементом технологии стали двумерные дихалькогениды переходных металлов — материалы толщиной в один атом. Они обеспечивают рекордные показатели связи света с веществом, открывая путь к созданию компактных фотонных процессоров. По словам ученых, такие системы могут демонстрировать квантовые эффекты, включая сверхтекучесть, что критически важно для нейроморфных вычислений.
Если проект окажется успешным, Россия может занять лидирующие позиции в разработке энергоэффективных фотонных процессоров, а также создаст новые перспективы для проведения фундаментальных исследований в сфере поляритоники. Это особенно актуально для задач ИИ, где традиционные электронные системы сталкиваются с ограничениями по скорости и энергопотреблению.
Читайте ещё материалы по теме:
Прорыв в оптоэлектронике: уникальный литограф разработали в МФТИ
Сколтех и МФТИ разработали алгоритм для быстрого поиска высокоэффективных сплавов с помощью ИИ
Прорыв в сфере ИИ: в МФТИ разработали нейрон, сокращающий вычислительные затраты