Med intåget av AI och big data-eran träffar traditionella elektroniska datorer allt mer fysiska flaskhalsar när de bearbetar enorma mängder data. Däremot erbjuder fotoniska datorer, som bearbetar data med fotoner istället för elektroner, anmärkningsvärda fördelar, inklusive ultra-höga hastigheter, massiv parallell databehandling och exceptionellt låg energiförbrukning. Emellertid har tillverkningen och driftsförhållandena för fotoniska datorkomponenter länge varit stora hinder för deras utbredda användning. Det senaste genombrottet från University of Southamptons team tar direkt upp denna kritiska smärtpunkt.
Forskargruppen har framgångsrikt genererat rumsligt separerade mikro-lasrar i en optisk mikrokavitet baserad på flytande kristaller och organiska färgämnesmolekyler. Anmärkningsvärt nog uppnådde dessa mikro-lasrar spontan synkronisering, som fungerade som en enhetlig koherent ljussändare vid exakt samma frekvens och fas, och bildade därigenom ett makroskopiskt kollektivt tillstånd känt som ett "supermod".
Tidigare förlitade sig att uppnå sådana komplexa laserkontrollfenomen mestadels på specialiserade halvledarmikrohålrum och kunde endast observeras i extrema kryogena miljöer under -250 grader. De höga kostnaderna för kryogenisk kylning och komplexiteten hos den nödvändiga utrustningen gjorde det nästan omöjligt att ta ut denna teknik från laboratoriet. Den nyutvecklade plattformen fungerar inte bara stabilt vid standardrumstemperatur utan har också två viktiga fördelar:
Elektrisk avstämbarhet: Genom att helt enkelt applicera en liten spänning kan flytande kristallmolekylerna inuti mikrokaviteten omorienteras, vilket möjliggör flexibel justering av ljusets utbredning och laserns driftlägen.
Optisk omkonfigurerbarhet: De relativa positionerna för mikro-lasrarna inom samma enhet kan konfigureras om dynamiskt enligt specifika krav.
Dmitry Dovzhenko, huvudförfattaren till artikeln och en forskare vid Optoelectronics Research Center vid University of Southampton, påpekade att denna forskning visar att ljusets "kollektiva beteende" inte nödvändigtvis kräver komplexa ljus-materiakopplingstillstånd eller kryogena miljöer. Den nya plattformen är inte bara enklare och mer praktisk utan använder också mogna material. Detta ger en mycket lovande väg för att utveckla låg-kostnad, omkonfigurerbara och lätt skalbara praktiska enheter för framtida fotoniska datorapplikationer.
