Физики научились лепить из света и вещества
Физики-теоретики из МФТИ, СПбГУ, Владимирского государственного университета и Университета Вестлейк в Китае предложили и обосновали новую платформу, способную формировать пространственное распределение света по внешнему сигналу. В последние десятилетия ученые активно исследуют удивительный мир поляритонов — гибридных квазичастиц. Это своего рода «кентавры» микромира, сочетающие в себе свойства фотонов (частиц света) и экситонов (возбужденных состояний в полупроводнике). Заключенные в специальные полупроводниковые структуры, называемые микрорезонаторами, поляритоны могут образовывать макроскопические когерентные состояния, подобные лазерному излучению, известные как поляритонные конденсаты.
Управляя этими конденсатами, можно создавать миниатюрные когерентные источники света, оптические переключатели и даже элементы для квантовых вычислений. Однако до сих пор у этого направления был существенный недостаток: однажды созданное устройство обладало жесткой, неизменной структурой. Потенциальный ландшафт, который определяет форму и поведение поляритонного конденсата, закладывался на этапе производства и не мог быть изменен в дальнейшем. Это все равно что отлить скульптуру из бронзы — красиво, но статично.
Чтобы преодолеть это ограничение и превратить «бронзу» в «глину», с которой можно работать в реальном времени, авторы исследования обратились к уникальным свойствам жидких кристаллов. Эти материалы, знакомые всем по экранам смартфонов и телевизоров, состоят из молекул, способных изменять свою ориентацию под действием внешнего электрического поля. Такое изменение, в свою очередь, меняет оптические свойства всего материала, в частности, его показатель преломления. Ученые предложили конструкцию, где полость оптического микрорезонатора заполнена жидким кристаллом, а внутри него размещены несколько тончайших слоев полупроводника на основе перовскита, который служит источником экситонов. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review A.
Целью работы было создание единой, компактной структуры, способной по команде генерировать не один, а целое семейство различных, заранее запрограммированных световых узоров. Для этого исследователи использовали мощный метод вычислительной физики — топологическую оптимизацию.
В предложенной системе существует несколько различных поляритонных мод — своего рода стоячих волн света и вещества, отличающихся по своей пространственной структуре. Жидкий кристалл выступает в роли дирижера или селектора мод. Изменяя напряжение, подаваемое на жидкий кристалл, можно изменять ориентацию его молекул. Это тонко настраивает оптические условия внутри резонатора так, что в резонанс входит только одна, определенная поляритонная мода. Каждая из этих мод по-своему взаимодействует с заранее спроектированным «рельефом» экситонных слоев. Таким образом, одно и то же устройство, обладая одним и тем же внутренним рельефом, может генерировать совершенно разные световые картины в зависимости от того, какая мода «включена» в данный момент жидким кристаллом.
Топологическая оптимизация позволяет, отталкиваясь от желаемого конечного результата, рассчитать оптимальную геометрию и параметры системы для его достижения. В данном случае, компьютерный алгоритм должен был спроектировать идеальный «рельеф» для поляритонов, изменяя локальную толщину полупроводниковых слоев. Этот рельеф формирует стационарный потенциал, который и «лепит» нужную форму из поляритонного конденсата.
Евгений Седов, ведущий научный сотрудник Международного центра теоретической физики имени А.А. Абрикосова МФТИ, прокомментировал: «Наше предыдущее исследование ограничивалось двумя модами с разной поляризацией света. В новой работе мы сделали качественный скачок вперед, научившись управлять целым набором мод с одинаковой поляризацией. Это похоже на переход от простого выключателя с двумя положениями к многоканальному пульту управления. Мы используем внешне настраиваемую анизотропию жидкого кристалла для того, чтобы динамически выбирать, какую из нескольких заранее заготовленных «программ» устройство будет исполнять. Это создает гораздо большую гибкость и функциональное разнообразие для одного компактного чипа».
Чтобы продемонстрировать возможности своей платформы, исследователи провели численное моделирование, поставив перед алгоритмом топологической оптимизации амбициозную задачу. В качестве целевых изображений исследователи выбрали три сложных узора, сгенерированных нейросетью: раскрытая ладонь, сжатый кулак и рука, которая показывает знак победы (V). Алгоритм успешно рассчитал необходимую наноразмерную модуляцию толщины экситонных слоев. Моделирование показало, что при одном значении управляющего параметра (угла наклона молекул жидкого кристалла) поляритонный конденсат действительно принимает форму ладони, при другом — кулака, а при третьем — знака V.
Инновационность работы заключается в разработке целостной концепции динамически переключаемой платформы, которая объединяет пассивную, но сложную пространственную инженерию (топологически оптимизированные потенциалы) и активное, однородное управление (ориентация жидкого кристалла). Это позволяет преодолеть фундаментальное ограничение статичности в поляритонике и прокладывает путь к созданию программируемых оптических элементов.
Практическая значимость исследования огромна, особенно в контексте развития оптических нейроморфных вычислений, которые имитируют работу человеческого мозга. В таких системах каждая из запрограммированных световых картин может представлять собой карту весов нейронной сети, предназначенную для решения конкретной задачи. Предложенное устройство позволяет «хранить» на одном чипе несколько таких карт и мгновенно переключаться между ними, просто меняя напряжение. Это концептуально близко к идее контекстно-зависимых вычислений и так называемому «пожизненному обучению» искусственного интеллекта, когда система может осваивать новые задачи, не забывая старые. Такой подход позволяет создавать многозадачные поляритонные нейронные процессоры, не требующие физической перезаписи весов при смене задачи.
В будущем ученые планируют исследовать пути физической реализации предложенных структур, а также расширить сложность и количество программируемых состояний. Новая работа закладывает прочный теоретический фундамент для нового поколения реконфигурируемых гибридных свето-вещественных устройств, способных не просто излучать свет, а делать это осмысленно и по команде.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Отправить донат на поддержку проекта "Аномальные новости"
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

Астероид оказался тёмной кометой

Белый дом поручил мне изучить документы об НЛО

Близлежащие планеты малы, странны и безжизненны

Геоинженерный метод охлаждения Земли

Доктор Фил ознакомился с файлами об НЛО

Загадочный белый объект, пролетевший сквозь облака

ИИ Claude ослушался руководителя Anthropic

Имплантат для восстановления зрения

Как измерить скорость вращения чёрной дыры

Наблюдение НЛО над Гавайями

НАСА тайно удалило признаки присутствия инопланетян

Обнаружена химия из инопланетного мира

Основы загадочных сил Эйнштейна

Правда ли, что США публикуют материалы об НЛО

Распад астероида объясняет бомбардировку Земли

Свидетельства древних столкновений на Марсе

Сейсмологи не смогли объяснить природу марсотрясений

Скрытые индивидуальные особенности вирусов

Управление инвалидной коляской силой мысли

Усилия Трампа по изучению НЛО

Артефакт может быть египетским летательным аппаратом

Биохакер создал своего клона-младенца

Вращение спутника Плутона и Харона замедляется

Документы Пентагона о сокрытии информации об НЛО

Дональд Трамп шокирует инопланетянами

Загадочное исчезновение звезды Тета Эридана

Инопланетная антигравитационная двигательная установка

Инцидент с НЛО в Стивенвилле в 2008 году

История, в которой мало науки и много вымысла

Как последовательности ДНК связываются друг с другом

Призыв астронома к финансированию исследований НЛО

Пространство-время подтверждает теорию Эйнштейна

Сверхмассивные черные дыры питаются сами собой

Свет может создавать трение без физического контакта

Случаи появления НЛО вдоль границы Техаса и Мексики

Стоимость доставки грузов в космос может снизиться

Таинственный гул получил научное объяснение

У Лох-Несского чудовища появились детеныши

У США есть более важные доказательства об НЛО

Уфологи оценивают влияние рассекречивания

Как выбрать ноутбук в Донецке. Экран, память и производительность

Богатый органическими веществами газ у сверхновых

Большая часть лунной воды химически связана

Далёкие чёрные дыры, разрывающие звёзды

Далёкие экзопланеты могут скрывать воду

Как обнаружить скрытое ядерное оружие на орбите

Квазары добавляют загадочности в космическую историю

Масштабные оползни на ледяном Плутоне

Миры вечного дня и бесконечной ночи

Могут ли постоянные магниты защитить астронавтов

Молодая газовая планета-гигант Бета Пик B

Облака формируют недра самых распространенных планет

Обнаружена экзопланета типа тёплый Юпитер

Обнаружение сахара в межзвездном пространстве

Пятое измерение настраивает резонанс темной материи

Разгадка загадки таинственного сверхпроводящего материала

Робот, определяющий бактерии на ощупь

Сверхмассивные черные дыры не так уж и массивны

Скрытые популяции внутри слияний черных дыр

Столкновения черных дыр подчиняются энтропии

Темная энергия меняет свой знак

Выдвижные герметичные туннели для миссий на Марсе

Глубинное государство блокирует правду об НЛО

Двойная система, где обе звезды взорвались как сверхновые

Доктор Фил разоблачает стратегию ЦРУ

Инопланетные сигналы скрываются на другом радиоканале

Крошечные опасные космические обломки

Лего представляет набор Секретные материалы

Медведь забрался на вершину телефонного столба

Мини-луны объясняют состав метеоритов

Нам десятилетиями лгали об НЛО

Неизвестную органику обнаружили на Титане и Плутоне

НЛО на Луне или ошибка техники

Обнаружили редкую планету типа супер-Юпитер

Пару экзолун нашли у коричневого карлика

Разгадка давней солнечной тайны

Розуэлл действительно оказался крушением НЛО

Сахар может переписать историю происхождения жизни

Секретная программа стоимостью $1 триллион

Телеведущий изучал секретные файлы об НЛО

Что было перед публикацией файлов об НЛО

Доктору Филу поручили изучить документы об НЛО

Древнегреческая статуя, держащая в руках ноутбук

Загадочный диск Небры

Инопланетное присутствие на Луне скрыто от нас

Инопланетяне могут скрываться на Земле

Информаторов об НЛО освободили от неразглашений

Набор 'Секретные материалы. Офис Малдера'

Не выбрасывайте свой уфологический архив

Новая глава для человечества

Ноутбуки использовали еще древние греки

Официальный набор LEGO Секретные материалы

Последняя порция данных об НЛО не даёт ничего

Правительственный центр информации об НЛО

Приближающиеся звуки искажают восприятие времени

Призыв астронома к финансированию исследований НЛО

Пыль происходит от неопознанных околоземных астероидов

Скрывать файлы НЛО - показное попустительство

Смартфон обнаружен на картине 350-летней давности

Существуют тысячи изобретений, которые скрыты

Уфостолица Шотландии - место с ростом цен на жилье

Астероид, убивший динозавров, оказался редкостью

Важные доказательства про инопланетян скрываются

Выпустили набор по сериалу 'Секретные материалы'

Доктор Фил о файлах, касающихся НЛО

Документы свидетельствуют о сокрытии информации

Есть ли у раскрытия информации об НЛО проблема

Загадочное дерево появилось на популярном пляже

Когда энергосистема отключается

Количество наблюдений НЛО в Великобритании уменьшается

Крайний срок для раскрытия информации об НЛО

Новая глава в истории человеческой цивилизации

Опубликован отчет AARO о НЛО за 2025 фингод

Скончался президент общества по НЛО в Шаг-Харборе

Соглашения о неразглашении НЛО отменили

Сферический НЛО, снятый над горами Мексики

Трамп разрешил экс-госслужащим рассекретить НЛО

Трамп скрывает самые важные секреты

У США есть технология телепортации

Умер свидетель инцидента с НЛО в Шаг-Харборе

Чего мы действительно хотим от Трампа - инопланетянина

Вера в научные теории заговора

Внеземная жизнь и особенности океанических миров

Дейтерий в кометах рассказывает интересные истории

Десятки пылевых вихрей в долине Марса

Межзвездная комета проливает свет на полдень Вселенной

Невероятная система у коричневого карлика

Новые подсказки о происхождении межзвездной кометы

Новый комплекс поможет в поисках внеземной жизни

Обнаружены расхождения в каталогах лунных кратеров

Охота на призраков и крушение НЛО

Пентагон скрывает данные о визите инопланетян

Разгорелись споры о высадке на Луну

Самые большие из известных планет-гигантов

Слияния галактик не всегда очевидны

Телевизоры LG будут официально подслушивать хозяев

Тревожные предсказания на следующие четыре года

Ученые нашли портал в пятое измерение

Черная дыра как окно в раннюю Вселенную

Чрезвычайно редкое мега-слияние галактик

Япония испытала систему планетарной защиты

Увеличение губ филлером. Как сделать процедуру безопасной и получить естественный результат

Чем цанговые фитинги отличаются от резьбовых, компрессионных и пресс-соединений

Спортивные медали на заказ. Эксклюзивный символ победы и достижений

Грузовики Foton категории B. Обзор линейки S35 у дилера 'Фотон-Восток'

Ветер на горячих Юпитерах выявил магнитные поля

Длительная радиовспышка от черной дыры

Жутковатые облака зависли над Хобартом

Изучение излучения Хокинга от черных дыр

Как расширить поиски темной материи

Крупный прорыв в поисках инопланетян

Метеорит с Марса пробил крышу дома

Может ли этот астероид быть фрагментом Луны

Мозговые импланты вернули подвижность рук

На периферии уфологических тем

Напрямую рассмотрели третью планету у Беты Живописца

Одежда, которая сама надевается на человека

Одна встреча оставила меня в недоумении

Правительство попросило меня возглавить совет по НЛО

Реальные истории о привидениях в Новом Орлеане

У советников Трампа по НЛО есть объяснения

Ученые объясняют загадочные светящиеся шары

Фестиваль НЛО в Кексбурге подарил впечатления

Что стоит за созданием нового органа по поиску НЛО

Эффект закручивания пространства-времени

Анализ лавин на астероиде Веста

Близлежащая суперземля может быть обитаема

Гигантская планета пережила гибель своей звезды

Земные микробы способны выживать на Марсе

Катастрофические столкновения в космосе

Комета с другой звезды имеет аномальный состав

Обьект, который является молодой красной точкой

Отслеживание недостающих атмосфер у экзопланет

Планы по созданию лунной базы обретают форму

Повышение эффективности поиска обитаемых миров

Приборы для посадочного аппарата на Энцелад

Пылевые бури на Марсе создают электрозаряды

Радикальный пересмотр концепции Вселенной

Секреты ледяной оболочки Европы раскрыты

Странный 'промежуточный' небесный объект

Телескоп обнаружил экзопланету новым способом

Тонны космического мусора загрязняют орбиту

Удивительные сходства между двумя духовными практиками

Черные дыры могут подчиняться термодинамике Хокинга

Экзопланета оказывает воздействие на свою звезду

Вселенная не одинакова в разных направлениях

Наверх
Яндекс.Метрика