우리 모두 얼리면 물질의 성질이 변한다는 것을 알고 있다. 물은 얼음이 되고, 용암은 바위가 되며, 광섬유는 빛과 소리의 궁극적인 파티 장소가 되는 것 같다. 막스 플랑크 광과학 연구소(MPL), 라이프니츠 하노버 대학교(LUH), 라이프니츠 포토닉 기술 연구소(IPHT)의 연구진은 액체 코어 광섬유(LiCOF)를 질소로 -196°C까지 급속 냉동시켰다. 놀랍게도, 얼어붙은 코어는 여전히 빛을 전도하며, 액체와 고체 부분 모두 초음속 음파를 전도한다.

그 결과는 브릴루앙-만델슈탐 산란이라는 현상이지만, 한 가지 반전이 있다: 빛과 소리의 상호작용이 표준 광섬유보다 1,000배 이상 강해진 것이다. 이 극적인 증가 덕분에 연구팀은 광음향 메모리를 시연할 수 있었고, 이는 광자 뉴로모픽 컴퓨팅의 핵심 구성 요소가 될 수 있다. 아이디어는 빛과 소리의 속도 차이를 이용해 정보를 일시적으로 저장하는 것이다: 빠른 광파가 데이터를 느린 음파로 전달하고, 그곳에 보관한 후 다시 변환한다. 얼어붙은 광섬유의 효율성 덕분에 미래 광자 컴퓨팅 시스템의 에너지 요구량을 크게 줄일 수 있을 것이다.

주 저자 중 한 명인 시몬 자이더러에 따르면, 얼어붙은 부분은 빛 전도 능력을 유지하며, 두 부분 모두 음파를 전도한다. 이 연구는 예나 IPHT의 마르쿠스 슈미트 교수와 마리오 켐니츠 교수의 이전 LiCOF 연구를 기반으로 한다. 냉동을 추가함으로써 연구팀은 훨씬 더 큰 비선형 효과를 얻었다. 프로젝트를 이끄는 비르기트 슈틸러 교수는 이를 '극한의 비선형성을 가진 완전히 새로운 물리적 플랫폼'이라고 부르며 다루기 쉽다고 말한다. 뉴로모픽 컴퓨팅 외에도 이는 양자 정보 처리, 마이크로파 포토닉스, 고정밀 센싱의 문을 열 수 있다. 그러니 다음에 저녁 식사를 얼릴 때, 당신이 최첨단 광자 장치를 만들고 있을지도 모른다는 것을 기억하라.