یه خبر خیلی جذاب از دنیای فوتونیک (فوتونیک یعنی هر تکنولوژی که با نور سروکار داره، مثل لیزرها یا مدارهای نوری!)؛ دانشمندا اخیراً موفق شدن اولین راهنما-موج فوتونیکی برنامه‌پذیر رو بسازن. این یعنی چی؟ یعنی یه چیپ درست کردن که خودش می‌تونه هر موقع دلش خواست، نقش مختلفی بازی کنه و کلی کار نوری متفاوت رو انجام بده، اونم فقط با یه تغییر کوچیک در برنامه‌ریزی!
تا حالا همیشه اینطوری بوده که هر دستگاه نوری، فقط یه کار مشخص رو انجام می‌داد. یعنی مثلاً اگه می‌خواستی نور رو شکل بدی، باید یه وسیله جدا داشته باشی؛ اگه می‌خواستی فرکانس نور رو عوض کنی، باید باز یه چیز دیگه بسازی. خلاصه “یک دستگاه، یک کار”. این باعث می‌شد هزینه ساخت مدارهای نوری بره بالا و طراحی‌ها هم خیلی دست و پاگیر بشه.
اما این تیم که توش بچه‌هایی از دانشگاه کورنل، استنفورد و مرکز تحقیقاتی NTT حضور داشتن، تونستن یه فناوری جدید ارائه بدن که معروف شده به “راهنما-موج غیرخطی برنامه‌پذیر”. حالا غیرخطی یعنی چی؟ دستگاهای غیرخطی برعکس دستگاهای خطی هر نوری رو رد نمی‌کنن و می‌تونن نور رو شکل بدن و اینجور کارا.
حالا جالبیش اینجاست که مغز این چیپ با هسته‌ای از سیلیکون نیترید ساخته شده. سیلیکون نیترید یه متریال خیلی باحاله که توی ساخت لایه‌های فوتونیکی استفاده میشه چون مقاومه و نور رو خوب کنترل می‌کنه. این بچه‌ها روی این چیپ، الگوهای مختلفی از نور می‌تابونن (یعنی شکل‌های مختلفی از نور رو می‌فرستن روش)، و اینطوری خاصیت چیپ تغییر می‌کنه. یعنی هر بار می‌تونه یه جور دیگه رفتار کنه و کار متفاوتی انجام بده! اصلاً لازمت نیست از اول دستگاه رو عوض کنی؛ فقط با تغییر الگوها همون چیپ عین آفتاب‌پرست، تبدیل به چیز جدیدی میشه!
تا الان این تیم با همین روش تونستن یه سری کار عجیب و غریب انجام بدن: مثلاً شکل دادن پالس نور (Pulse shaping یعنی فرم دادن به امواج نوری دقیقا مثل اینکه موج صدا رو دستکاری کنی تا یه تیکه آهنگ دلخواه درست شه!)، دومین هارمونیک جنریشن قابل تنظیم (یعنی تبدیل نور به فرکانس‌های جدید قابل کنترل)، تولید هولوگرام‌های سه‌بعدی و حتی طراحی در لحظه بعضی عملکردهای غیرخطی که واقعاً هیجان‌انگیزه.
این کشف حسابی محاسبات و تکنولوژی نوری رو می‌تونه زیر و رو کنه! دیگه لازم نیست برای کارای مختلف از کلی قطعه و چیپ جدا استفاده کنیم. همه چی جمع شده تو یه پیس، همه کاره! اینجوری دیگه هزینه تولید پایین میاد، کوچیک‌تر و جمع و جورتر میشه، حتی برق کمتری هم مصرف می‌کنه.
برای بخش‌هایی مثل کوانتوم کامپیوترها (رایانه کوانتومی یعنی کامپیوترهایی که با قواعد عجیبی از دنیای کوانتوم کار می‌کنن و جادوهای عجیبی انجام میدن!) و ارتباطات کوانتومی (یعنی انتقال امن اطلاعات با نور کوانتومی)، این انعطاف عالی میشه، چون می‌تونن منابع نوری برنامه‌پذیر و کانورت‌کننده‌های فرکانس بسازن که روی شبکه‌های کوانتومی و محاسبات اثر مستقیم دارن.
از طرف دیگه توی مخابرات، بخصوص شبکه‌های جدید مثل 5G و حتی آینده‌اش 6G، این فناوری می‌تونه منبع نوری رو بر اساس نیاز عوض کنه و به بهبود کارایی اینترنت و دیتا کمک کنه.
یه گزارش جالب هم مربوط به بازار این داستانه: طبق پیش‌بینی IDTechEx بازار مدارهای مجتمع فوتونیکی تا سال 2035 شاید به بالای ۵۰ میلیارد دلار در سال برسه! بازارهایی مثل دیتاسنترها، مخابرات، حسگرها، لیدار (که نوعی تکنولوژی برای اسکن محیط با لیزره)، کوانتوم و کلی جای دیگه رو پوشش میده.
بچه‌های تیم تحقیقاتی می‌خوان این تکنولوژی رو با مواد جدیدتر هم تست کنن و برن سراغ کارایی کوانتومی پیشرفته‌تر. تازه این راهنما-موج‌ها قراره وارد دنیای فناوری بشن و رفاقت بین فیزیک و علوم اطلاعات یا همون انفورماتیک رو خیلی قوی‌تر کنن.
در کل، آینده محاسبات نوری و دستگاه‌های مبتنی بر نور با این کشف، خیلی منعطف‌تر و بامزه‌تر از چیزی میشه که فکرشو می‌کنیم! دیگه باید منتظر کلی ایده نو و ابتکارات هیجان‌انگیز باشیم…
منبع: +
