В России создали материал, который ускорит работу дата-центров
Российские исследователи предложили новый материал, который в перспективе позволит повысить скорость и надежность работы фотонных микросхем. Разработка отличается устойчивостью к внутренним дефектам и способностью управлять распространением электромагнитных волн. Такие технологии могут найти применение в центрах обработки данных, где требуется передавать большие объемы информации. Об этом сообщают «Известия» со ссылкой на специалистов Нового физтеха Университета ИТМО.
Над созданием необычной структуры работали исследователи Дмитрий Вагин и Максим Горлач. Ученые предложили способ управления электромагнитными волнами, при котором случайные нарушения внутреннего строения материала практически не влияют на прохождение сигнала.
Главная особенность разработки заключается в способности работать по принципу односторонней линзы. При поступлении волны с одного направления конструкция собирает излучение, а при движении с противоположной стороны, наоборот, рассеивает его.
В обычных оптических системах линзы обладают одинаковыми свойствами независимо от направления распространения света. В предложенном российскими специалистами материале эта симметрия нарушается благодаря особому расположению элементов и воздействию магнитного поля.
Основой конструкции стали цилиндры из иттриевого граната. Этот материал способен изменять свои характеристики под влиянием магнитного поля, что позволяет регулировать движение электромагнитных волн.
Как пояснил магистрант Нового физтеха ИТМО Дмитрий Вагин, при прохождении излучения через структуру с разных сторон возникают различные задержки сигнала. Изменяя положение магнитов, исследователи могут усиливать или ослаблять этот эффект.
Таким образом, становится возможным управлять фокусным расстоянием необычной линзы без изменения ее внутреннего устройства.
Еще одним важным преимуществом разработки стала устойчивость к дефектам. При изготовлении современных микросхем даже небольшие отклонения в расположении элементов способны ухудшать прохождение сигнала и снижать эффективность оборудования.
В новой структуре случайные неровности и смещения отдельных компонентов почти не вызывают обратного рассеивания волн. По результатам расчетов исследователей, возникающие при взаимодействии с дефектами отраженные сигналы взаимно подавляются.
Такое свойство может оказаться особенно полезным при создании фотонных интегральных схем. В отличие от традиционных электронных микросхем, они используют для передачи информации световые волны.
Подобные устройства уже применяются в отдельных центрах обработки данных, которым необходимо обеспечивать высокую скорость обмена информацией. Дальнейшее совершенствование фотонных технологий может способствовать увеличению производительности вычислительного оборудования и сокращению энергопотребления.
При этом разработанная российскими учеными структура пока рассчитана на микроволновый диапазон. Ее характеристики специалисты проверили с помощью численного моделирования.
Для использования аналогичного принципа в оптических микросхемах потребуется существенно уменьшить размеры элементов конструкции и адаптировать механизм управления магнитным полем.
Руководитель исследования Максим Горлач отметил, что предложенный подход открывает новые возможности для создания устройств, свойства которых меньше зависят от производственных дефектов.
В ближайшей перспективе разработка может найти применение в оборудовании микроволновой связи, антенных комплексах и радиолокационных системах.
В дальнейшем технология способна стать основой для более надежных фотонных микросхем, которые могут использоваться в высокопроизводительных вычислительных системах.
При этом практическое внедрение материала в центрах обработки данных пока остается перспективной задачей. Ученым предстоит продолжить исследования и определить возможности переноса разработанного принципа на устройства, работающие в оптическом диапазоне.
