Исследователи из Сеульского национального университета и Университета Сеула разработали программируемую фотонную интегральную схему, способную замедлять свет по требованию. Да, они дали свету возможность нажать на тормоза — то, о чём многие из нас мечтают в пробках.

Команда под руководством профессоров Намкю Парка и Сункю Ю (электротехника и вычислительная техника, СНУ) и профессора Сяньцзи Пяо (Школа электротехники и вычислительной техники, Университет Сеула) опубликовала свою работу в журнале Advanced Science. Их цель: решить растущее узкое место в вычислениях.

Генеративный ИИ и крупномасштабные модели пожирают вычислительные мощности, а обычные электронные полупроводники потеют — они потребляют тонны энергии и упираются в пределы скорости передачи данных. На сцену выходит оптические вычисления, использующие свет вместо электронов. Свет быстр и эффективен, но у него есть фатальный недостаток: он отказывается замедляться. Нельзя просто сказать фотону: «Подожди минутку, я догоняю».

Тут-то и появляется новый чип. Он использует явление, называемое индуцированной прозрачностью связанных резонаторов (CRIT), для контроля скорости и формы оптических сигналов. Традиционно устройства CRIT консервативны — после изготовления они делают одно и то же вечно. Хотите большую задержку или другую частоту? Увы, заказывайте новый чип. Эта негибкость была головной болью для серверов ИИ и центров обработки данных, которым нужна обработка в реальном времени.

Команда СНУ изменила правила игры, рассматривая два оптических состояния — яркий режим и тёмный режим — как единый регулируемый параметр и добавив два управляемых контура связи. Это позволяет перепрограммировать чип на лету. В симуляциях они показали, что могут задерживать сигналы, регулировать полосу пропускания и даже преобразовывать частоту без дополнительных компонентов. И да, это работает в реальных условиях, таких как потери материала, тепловые перекрёстные помехи и производственные дефекты.

Если коммерциализировать, этот единственный чип сможет выполнять синхронизацию сигналов, регулируемые линии задержки, оптические буферы и преобразование частоты — и всё это с гибкостью программно-определяемой системы. Это означает меньшие, дешёвые и более энергоэффективные центры обработки данных и серверы ИИ. Потенциальные применения также включают автономное вождение, связь следующего поколения и квантовые технологии.

Профессор Парк сказал: «Это исследование важно тем, что предлагает новый принцип проектирования, позволяющий перенастраивать поток света внутри фотонных интегральных схем по мере необходимости, значительно повышая гибкость проектирования». Соавторы-докторанты Сынкюн Парк и аспирант Бомджун Че добавили: «Мы поняли, что переосмысление традиционной физики фотонных резонаторов с другой точки зрения может послужить отправной точкой для открытия новых функциональных возможностей».

Итак, свет наконец-то может научиться терпению. Теперь бы ещё и время загрузки интернета научить.