Учёные создали нанолазер, который может вдвое снизить энергопотребление компьютеров

Прорыв в разработке нанолазера может стать важным шагом на пути к будущему, в котором микрочипы будут общаться исключительно с помощью фотонов — частиц света. Исследование опубликовано в научном журнале Science Advances.

Как работает нанолазер

В основе устройства лежит структура, называемая нанополостью, которая захватывает и концентрирует свет в исключительно малом пространстве. Когда исследователи направляют луч света на устройство, фотоны и электроны концентрируются в одном микроскопическом регионе. Это взаимодействие позволяет лазеру функционировать при комнатной температуре, требуя при этом необычно мало энергии. Нанолазер был создан в чистой комнате DTU Nanolab Технического университета Дании.

Потенциал для компьютеров и дата-центров

В настоящее время интернет уже использует свет для передачи информации через волоконно-оптические кабели. Однако внутри компьютеров данные по-прежнему движутся через электронные схемы с помощью электричества, что производит тепло и ограничивает скорость передачи информации. Нанолазеры могут привести оптическую коммуникацию прямо на микрочипы. По оценкам профессора DTU Jesper Mørk, использование нанолазеров в компьютерах может снизить энергопотребление примерно вполовину.

Масштабирование технологии

На одном микрочипе потенциально можно разместить тысячи таких лазеров. Будущие чипы, спроектированные вокруг светооптической коммуникации, потребуют тысячи чрезвычайно малых и эффективных лазеров, работающих вместе для передачи информации по чипу. Это откроет возможности для создания нового поколения компонентов, сочетающих высокую производительность с минимальным размером.

Применение в различных отраслях

Помимо компьютеров и смартфонов, нанолазеры могут найти применение в дата-центрах, которые требуют огромных объёмов энергии. Потенциальное снижение энергопотребления может привести к значительным климатическим преимуществам. В здравоохранении способность нанолазера концентрировать свет в исключительно малой области может поддержать ультрачувствительные датчики и высокоразрешающие системы визуализации.

Следующие этапы разработки

Основной вызов на следующем этапе — заставить нанолазер работать от электроэнергии. Если исследователи смогут это достичь, технология получит широкое применение в вычислительной технике, коммуникациях и здравоохранении. По оценкам учёных, оставшиеся технические проблемы могут быть решены в течение следующих 5-10 лет.