Нелинейные диоды не подходят для создания оптических компьютерных чипов

Оптический компьютерный чип, использующий световые лучи вместо электричества, нуждается в «оптическом диоде» или «оптическом изоляторе», без которого сигналы будут теряться в фоновом шуме. Несколько десятилетий перспективным кандидатом на роль такого устройства, пропускающего свет в одном направлении и блокирующего в противоположном, считался так называемый нелинейный изолятор. Однако последние теоретические и численные исследования, представленные двумя сотрудниками Стэнфордского университета в статье для журнала Nature Photonics, свидетельствуют о серьезной проблеме, внутренне присущей нелинейным изоляторам.

В прежних работах ученые сначала проверяли прохождение света через нелинейный изолятор в одном направлении, а затем в противоположном. Такие тесты давали обнадеживающие результаты. Однако, проанализировав математическую модель этого устройства, профессор Фан (Shanhui Fan) и аспирант Ши (Yu "Jerry" Shi) натолкнулись на проблему: одновременно с прохождением луча в «разрешенном» направлении происходит утечка встречного сигнала.

В статье представлены математические доказательства двухсторонней работы нелинейных изоляторов, проиллюстрированные результатами численного моделирования. Негативный результат, как указывают ученые, не менее важен, чем позитивный, поскольку в дальнейшем исследователи будут избавлены от риска работы в заведомо тупиковом направлении и смогут переориентироваться на более перспективные методы обеспечения односторонних оптических коммуникаций.