Zamrznjena vlakna za energetsko učinkovito fotonsko računalništvo

Najnovejši dosežek na področju optičnih tehnologij prinaša svež pristop k obdelavi informacij. Skupina znanstvenikov iz nemških raziskovalnih ustanov, Inštituta Max Planck za znanost svetlobe iz Erlangna, Univerze Leibniz iz Hannovra in Inštituta Leibniz za fotonske tehnologije iz Jene, je namreč razvila poseben tip optičnega vodnika. Uporabili so tekočinsko optično vlakno ter ga ohladili s tekočim dušikom, s čimer so tekočino v stekleni kapilari spremenili v led.

Ko tekočina zamrzne in preide v trdno stanje, se njene osnovne lastnosti, kot sta gostota in lomni količnik, opazno spremenijo. Kljub tej spremembi pa zamrznjeni del vlakna še naprej brez težav usmerja svetlobo. Poleg svetlobnih valov se skozi tekoči in zamrznjeni del vlakna hkrati širijo tudi izjemno hitri zvočni valovi. V takšnem okolju se ustvarijo pogoji za zelo močno medsebojno delovanje med svetlobo in zvokom, kar strokovno imenujemo »optoakustična sklopitev«.

Ta pojav temelji na fizikalnem principu, znanem kot Brillouin-Mandelstamovo sipanje. V običajnih steklenih kablih je povezava med svetlobo in zvokom precej šibka. Z zamrznitvijo tekočega jedra pa so raziskovalci dosegli, da je to delovanje tisočkrat močnejše. Znanstvena ekipa, v kateri so sodelovali Simon Seiderer, prof. dr. Birgit Stiller ter strokovnjaka za tekočinska vlakna prof. Markus Schmidt in prof. Mario Chemnitz, je s pomočjo tega pojava uspešno prikazala delovanje optoakustičnega pomnilnika.

Ker se zvočni valovi premikajo počasneje kot svetloba, je mogoče podatke za kratek čas shraniti. Hitra svetlobna informacija se pretvori v zvok, kasneje pa se lahko brez izgotovljenih izgub znova pretvori nazaj v svetlobo. Takšen sistem odpira nove možnosti za razvoj fotonskih sistemov, ki posnemajo delovanje človeških možganov, kvantno obdelavo podatkov, mikrovalovno fototiko in izdelavo zelo natančnih senzorjev.

Ta tehnologija je seveda še vedno v zgodnji eksperimentalni fazi. Ker delovanje zahteva izjemno nizke temperature in uporabo tekočega dušika, bo prenos te rešitve v vsakodnevno prakso zahteval še veliko dela in reševanje zahtevnih tehničnih izzivov.