МОСКВА, 5 авг – РИА Новости. Российские физики научились использовать так называемые поляритоны для передачи информации в миниатюрных кремниевых чипах, что позволит создать первые световые компьютеры в ближайшем будущем, чья скорость будет в десятки раз выше, чем у современных аналогов, говорится в статье, опубликованной в журнале Optics Express.

«Поверхностные плазмон-поляритоны уже предлагались на роль носителей информации при передаче данных, однако проблема состояла в том, что сигнал крайне быстро затухал при распространении по волноводам. Нам удалось решить эту проблему, что открывает дорогу к созданию нового поколения быстродействующих оптоэлектронных чипов», — рассказывает Дмитрий Федянин из Московского физико-технического института в Долгопрудном.
Федянин и его коллеги сделали большой шаг к переходу от обычных электронных гаджетов к их футуристическим световым аналогам, научившись «сжимать» свет при помощи так называемых плазмонных резонаторов и рождающихся на их поверхности необычных частиц – поляритонов.

Поляритоны представляют собой одну из относительно недавно созданных виртуальных частиц, которая, как и фотон, одновременно ведет себя как волна и как частица. Он состоит из трех компонентов — оптического резонатора (набора из двух зеркал-отражателей), заточенной между ними световой волны и квантового колодца – атома и вращающегося вокруг него электрона, который периодически поглощает и испускает квант света.

Поверхностные поляритоны, как объясняет Федянин, позволяют решить ключевую проблему оптоэлектроники – невозможность миниатюризации некоторых ключевых компонентов световых компьютеров.

Дело в том, что их размеры не могут быть меньше 200 нанометров для видимого света и около 500 нанометров для инфракрасного излучения из-за явления дифракции света — огибания волнами света препятствий, имеющих размеры менее половины длины световой волны. Для сравнения, размеры транзисторов и проводников в современных чипах составляют десятки и единицы нанометров.

Обойти дифракционный предел можно, если перейти от фотонов к поверхностным плазмон-поляритонам — коллективным возбуждениям, представляющим собой взаимодействие между фотонами и колебаниями электронов в металле на границе между металлом и диэлектриком. В отличие от объемных световых волн, поверхностные поляритоны являются поверхностными электромагнитными волнами. Это позволяет перейти от привычной трехмерной оптики к двумерной.

«Грубо говоря, фотон в пространстве занимает определенный объем, порядка длины волны света. Мы можем “сжать” его, преобразовав в поверхностный плазмон-поляритон. Соответственно, используя такой подход, удается повысить степень интеграции и снизить размеры оптических элементов. Но у этого замечательного решения, к сожалению, есть обратная сторона. Для того, чтобы существовал поверхностный плазмон-поляритон, нужен металл, точнее электронный газ в нем. А это влечет за собой запредельно высокие Джоулевы потери, подобные тем, что мы имеем, пропуская постоянный ток по металлическим проводам, но только на