Российские физики создали материал для ускорения фотонных чипов
Физики Нового физтеха ИТМО разработали метаматериал, нечувствительный к дефектам структуры, который может ускорить работу фотонных интегральных схем. Такие схемы уже применяются в дата-центрах как альтернатива обычным электронным микросхемам. Новый материал действует как «односторонняя линза» для микроволн: волна проходит через него с разной задержкой в зависимости от направления, а эффект можно усиливать или ослаблять, меняя магнитное поле. О разработке 12 ноября 2026 года сообщили «Известия» со ссылкой на Новый физтех ИТМО, автор работы — магистрант Дмитрий Вагин. В перспективе технологию рассчитывают применить в устройствах микроволновой связи, антеннах и радиолокационных системах.
Что разработали
Речь идёт о метаматериале — искусственной конструкции из множества элементов, которая внешне напоминает непрозрачную тёмную пластину. Ключевое свойство разработки — устойчивость к внутренним дефектам. Обычные фотонные структуры чувствительны к малейшим неточностям изготовления, что мешает их массовому производству. Новый материал мало реагирует на такие дефекты, поэтому его проще тиражировать.
Как устроен материал
В расчётах для управления волной исследователи использовали иттриевый гранат — вещество, реагирующее на магнитное поле. Из него изготовлены цилиндры, из которых собран материал. Когда микроволна падает на структуру с одной стороны, она проходит с одной задержкой, а с другой — с иной. Если менять магнитное поле, приближая или удаляя магниты, эффект усиливается или ослабляется. Так и получается «односторонняя линза»: волна ведёт себя по-разному в зависимости от направления распространения.
Зачем нужны фотонные чипы
Фотонные интегральные схемы используют вместо электронов фотоны — частицы света. За счёт этого они работают быстрее и меньше нагреваются, чем традиционные микросхемы. В дата-центрах это напрямую влияет на скорость обработки данных и энергопотребление.
- Скорость: передача информации светом быстрее, чем электронами по медным проводникам.
- Нагрев: фотонные схемы выделяют меньше тепла, снижая затраты на охлаждение.
- Пропускная способность: оптические каналы позволяют передавать больше данных одновременно.
Где применят технологию
В ближайшей перспективе материал может найти применение при производстве фотонных интегральных схем, которые служат альтернативой обычным микросхемам и уже используются в отдельных дата-центрах. Кроме того, разработку рассматривают для микроволновых устройств связи, антенн и радиолокационных систем — везде, где важно управлять распространением волны.
Вывод
Российские физики получили материал, устойчивый к дефектам изготовления, и это снимает одно из главных препятствий на пути массового внедрения фотонных чипов. Если технологию доведут до промышленного производства, фотонные схемы смогут ускорить дата-центры и связь нового поколения.
Частые вопросы
Что такое метаматериал?
Метаматериал — искусственно созданная структура, свойства которой определяются не химическим составом, а геометрией и взаимным расположением составляющих её элементов. Такие материалы могут управлять волнами способами, недоступными природным веществам.
Как работает новый материал ИТМО?
Он собран из цилиндров на основе иттриевого граната, который реагирует на магнитное поле. Микроволна проходит через структуру с разной задержкой в зависимости от направления, а магнитное поле позволяет усиливать или ослаблять этот эффект.
Чем фотонные чипы лучше электронных?
Фотонные схемы передают данные с помощью фотонов, а не электронов, поэтому работают быстрее, меньше нагреваются и потребляют меньше энергии. Это особенно важно для дата-центров с высокой нагрузкой.
Где будут применять фотонные интегральные схемы?
В дата-центрах как альтернативу обычным микросхемам, а также в микроволновых устройствах связи, антеннах и радиолокационных системах.
Источники: iz.ru, tass.ru, news.itmo.ru
Рекомендованные статьи