Нови пробој у програмирању оптичких кола: Лако рачунарство са влакнима танким као коса

Недавно су научници са Универзитета Хериот-Ват (Велика Британија) открили моћну нову методу за програмирање оптичких кола.
Овај метод може играти кључну улогу у реализацији будућих технологија као што су нераскидиве комуникационе мреже и ултрабрзи квантни рачунари. Истраживање је сада објављено у часопису Натуре Пхисицс.
Мехул Малик, експериментални физичар и професор физике на Факултету инжењерских и физичких наука Универзитета Хериот-Ват у Уједињеном Краљевству, објашњава: „Светлост може да носи огромну количину информација и оптичких кола, која рачунају помоћу светлости, а не електрична енергија, сматрају се следећим великим скоком у рачунарској технологији."
„Али како оптичка кола постају већа и сложенија, све их је теже контролисати и произвести – што може утицати на њихове перформансе. Наше истраживање показује још један, општији приступ пројектовању оптичких кола, користећи процесе који се јављају у природи.“
Професор Мехул Малик и његов тим су спровели своје истраживање користећи комерцијална оптичка влакна. Широко коришћена широм света за пренос Интернета до појединачних домова и предузећа, ова врста влакана је тања од ширине људске косе и користи светлост за пренос података.
Користећи предност природног понашања расејања светлости у оптичким влакнима, открили су да се оптичка кола унутар влакана могу програмирати на веома прецизан начин.
"Када светлост уђе у оптичко влакно, оно се расипа и меша на сложене начине. Разумевањем овог сложеног процеса и прецизним обликовањем светлости која улази у влакно, пронашли смо начин да направимо светлосна кола усред овог хаоса."
Оптичка кола су критична за будућност квантних технологија, које су дизајниране на микроскопском нивоу радећи са појединачним атомима или фотонима (светлосним честицама). Ове технологије укључују моћне квантне рачунаре са огромном процесорском снагом и квантне комуникационе мреже које се не могу хаковати.
Професор Мехул Малик објашњава: "На пример, оптичка кола су потребна на крају квантних комуникационих мрежа како би се информације могле мерити након путовања на велике удаљености. Они су такође кључни део квантних рачунара за обављање сложених прорачуна на светлосним честицама."
Квантни рачунари обећавају значајан напредак у областима као што су развој лекова, предвиђање климе и истраживање свемира. Машинско учење – вештачка интелигенција – је још једна област у којој се оптичка кола користе за брзу обраду великих количина података.
Проф. Мехул Малик истиче да моћ светлости лежи у њеној мултидимензионалности: „Можемо да кодирамо много информација о једној честици светлости. Њену просторну структуру, временску структуру, њену боју. Ако можете да израчунате сва ова својства на у исто време, можете ослободити огромну моћ обраде."
Истраживачи су такође показали како се њихова програмабилна оптичка кола могу користити за манипулисање квантним заплетом. Ово је феномен у коме две или више квантних честица, као што су фотони, остају повезане чак и када су удаљене. Преплитање игра важну улогу у многим квантним технологијама, као што је исправљање грешака унутар квантних рачунара и имплементација најбезбеднијих типова квантног шифровања.
Професор Мехул Малик и његова истраживачка група у лабораторији Беионд Бинари Куантум Информатион Лаборатори Универзитета Хериот-Ватт спровели су студију са сарадницима са институција као што су Универзитет Лунд у Шведској, Универзитет Сапиенза у Риму у Италији и Универзитет Твенте у Холандији.
Истраживање је финансирала КуантЕРА, водећа европска мрежа од 39 јавних организација за финансирање истраживања (рфо) из 31 земље, укључујући Аустријску агенцију за промоцију истраживања (ФФГ) – аустријску националну агенцију за финансирање индустријског истраживања и развоја; и Европски истраживачки савет (ЕРЦ) – организација ЕУ која финансира најсавременија истраживања.