First device based on 'optical thermodynamics' can route light without switches
Новое исследование демонстрирует, как принципы термодинамики — обычно применяемые к газам или жидкостям — могут управлять светом, позволяя ему самостоятельно находить нужный путь. Вместо традиционных оптических коммутаторов, требующих сложного управления, здесь используется пассивная структура из оптических волноводов, чьи соединения автоматически направляют свет в нужное русло, подобно тому как потоки воды естественным образом сливаются в реки. Это возможно благодаря точному проектированию нелинейных оптических элементов, которые «притягивают» световые импульсы в нужном направлении, словно магнит.
Ключевая идея в том, что система сама настраивается: когда свет проходит через неё, он естественным образом перераспределяется между каналами, стремясь к состоянию с минимальной энергией — то есть к термодинамическому равновесию. Это позволяет достичь почти идеальной передачи данных с минимальными потерями. Исследователи из USC уже продемонстрировали прототип, работающий на скоростях до 320 Гбит/с, что в четыре раза быстрее, чем современные коммерческие аналоги.
Потенциальные применения выходят далеко за рамки лаборатории. Такая технология может лечь в основу оптических компьютеров, где информация передаётся и обрабатывается светом, а не электричеством, что обещает колоссальный рост скорости вычислений. Она также может стать ключом к квантовым сетям, требующим точной маршрутизации одиночных фотонов. И всё это — без единого движущейся части, лишь благодаря силе света и мудрости физики.