Устройство, созданное в Joint Quantum Institute (JQI), совместном институте NIST и Мэрилендского университета, осуществляет переключение светового луча всего за 120 пикосекунд и расходует на это около 60 аттоджоулей энергии (90×1018 Дж). С учетом используемой длины волны 921 нм (близкий инфракрасный диапазон) это составляет примерно 140 фотонов.

В отличие от известных ранее полностью оптических коммутаторов, требовавших высокой входной мощности и объемных нелинейных кристаллов, новая разработка использует единственную квантовую точку и потребляет значительно меньше энергии. Лучший из известных аналогов, продемонстрированный два года назад в Японии, расходует на коммутацию в пять раз больше, чем устройство JQI, но при этом не требует охлаждения до 40°К, как последнее, и работает при комнатной температуре.

Создан оптический коммутатор, управляемый шестью фотонами

Квантовая точка (нанометровый «сэндвич» из индия и мышьяка) находится внутри небольшой резонансной полости. Когда свет проходит по близлежащему волноводу часть него попадает в полость, где взаимодействует с квантовой точкой. Это взаимодействие и изменяет характеристики волновода, осуществляя коммутацию. Хотя для выполнения такого действия в волноводе должны находиться 140 фотонов, непосредственно для модуляции квантовой точки требуется всего 6 из них.

По словам сотрудника JQI Раноджоя Бозе (Ranojoy Bose) конструкция из квантовой точки и волновода пока не может использоваться в качестве «оптического транзистора» для модулирования луча света слабыми управляющими импульсами. Тем не менее, она представляет большой шаг на пути создания практически применимого сверхбыстрого и экономичного внутричипового маршрутизатора сигналов.

Источник