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

Влияние химиотрасс на климат

Два солнца лучше, чем одно

Какие наиболее распространенные экзопланеты

Космическое командование США создает НЛО

Кусок металла выпал из самолета Амелии Эрхарт

Марсоходы раскрывают две стороны Марса

Межпланетный маршрут может ускорить полеты на Марс

Мощный двигатель на литиевом топливе для полетов на Марс

НЛО обманывают американских военных

Обнаружено скрытое состояние воды

Опубликуйте файлы об НЛО, если они есть

Осваиваем Солнечную систему, чтобы построить новый мир

Охота за двойниками Земля-Луна в обитаемой зоне

Поиск экзопланет, который меняет все

Помощь в поисках воды на Марсе

Потенциальные признаки жизни на далеких планетах

Прогнозы извержений вулканов на Земле и Венере

Проектирование электростанций для миссий на Марс

Создали огромное количество виртуальных вселенных

Трамп дразнит публикацией очень интересных файлов

Атомные часы нового поколения

Богатая металлами точка марсианского озера

В районе Зоны 51 произошло 17 землетрясений за день

Вся жизнь на Земле произошла от одного предка

Дональд Трамп дразнит очень интересными файлами об НЛО

Информация о зарождении Вселенной

Инфразвук снова обвинили в создании привидений

Какие типы внеземных цивилизаций вымирают

Крушение НЛО в Уайт-Сэндс до сих пор вызывает споры

Люди могут строить за пределами Земли

На комете 3I-ATLAS очень много полутяжелой воды

Обнаружил ли марсоход признаки древней жизни

Обнаружили экзо-Юпитер с похожими облаками

Предел ускорения частиц в пульсарных туманностях

Представлен телескоп для обнаружения экзопланет

Работа и жизнь в открытом космосе

Таинственные облака вблизи черной дыры

Трамп держит нас в напряжении

ФБР расследует смерти и исчезновения ученых

Что будет в новой партии файлов об НЛО

Богатая серой ртутная магма ведет себя иначе

ВВС США создали истории об инопланетянах в Зоне 51

Вспоминая уфолога Ника Поупа

Грибы могут выжить на Марсе и в космосе

Грунт пригоден для строительства дорог на Луне

Заброшенная парковка для НЛО

Лазер, вдохновленный черными дырами

Межпространственные существа существуют

Место рождения космических бакиболов

Мистические места Кировской области

Настоящая причина смерти Ника Поупа

Невиданные ранее органические соединения Марса

Пределы самовзаимодействия бозона Хиггса

Пригодные для жизни зоны вокруг маленьких звезд

Проблема космологической постоянной

Сверхактивный источник быстрых радиовсплесков

Сообщения об НЛО могут поступать волнами

Странная серия землетрясений вблизи Зоны 51

США вывезли архивы об охоте СССР на НЛО

Что заставляет магнитный хвост Марса колебаться

Администрация Трампа опубликует записи об НЛО

Два внешних кольца Урана имеют разное происхождение

Джей Ди Вэнсу нужно быть аккуратней с высказываниями

Заменит ли ИИ людей-ученых

Заявления родителей Чандры Леви об НЛО

Зона 51 сотрясается от таинственных землетрясений

Инопланетяне прибыли из обреченного будущего Земли

Лучший способ поиска внеземного разума

Люди могут вырастить новые зубы всего за 4 года

Могла ли Чандра Леви быть убитой из-за НЛО

НЛО обгоняет истребители F-18

Пилоты видели очень странные вещи

Программа исследования НЛО - 'Space Tiger Team'

Разгадали главную тайну обоняния

Разоблачения НЛО и исследования паранормальных явлений

Республиканец делится мыслями о Зоне 51

Скоро будут опубликованы очень интересные файлы об НЛО

Струи черной дыры демонстрируют огромную мощь

Что мы знаем о пропавших и погибших ученых

Эффект домино от солнечных вспышек

Вещи, в которые вы не поверите

Демонические НЛО могут спровоцировать глобальную панику

Загадочные землетрясения вблизи Зоны 51

Закономерность, стоящая за землетрясениями

Комиссия никогда не общалась с пилотами по делу GOFAST

Люди созданы для того, чтобы жить намного дольше

Невероятные наблюдения пилотов привлекают политиков

Пилоты видели такое, во что вы бы не поверили

Полное раскрытие информации об НЛО близко

Призрачные частицы сохраняют массу в скрытом измерении

Разоблачители НЛО заявляют о кампаниях запугивания

Самопроизвольное возгорание человека. Факты и теории

Создан идеальный сценарий для фиксации НЛО

США в ближайшее время опубликуют файлы об НЛО

Тайна Рендлшемского леса

Трамп дразнит публикацией файлов об НЛО

Файлы об НЛО будут опубликованы в ближайшем будущем

Что представляет собой программа ВВС США 'Янки Блю'

Элизондо принимает участие в поиске пропавших ученых

Ярко-оранжевый шар замечен над Сассексом

Администрация США планирует опубликовать данные НЛО

В сообществе футурологов бытует противоречивая идея

Генерала обвиняют в предвзятом отношении к НЛО

Дональд Трамп обещает скорое обнародование файлов НЛО

Загадочный проект 'Янки Блю'

Загадочный случай самовозгорания

Инопланетяне уже живут среди нас

Историк восстановил утраченный отрывок Библии

Как образовались гигантские черные дыры

Количество поддельных сайтов об НЛО растет

НЛО - отвлекающий маневр

НЛО - это не пустяк

Пилот королевских ВВС видит будущее

Погиб очередной военный специалист по НЛО

Президент США дразнит общественность

Президент Трамп раскроет материалы о НЛО

Размышляя о тайне гравитационной постоянной

Трамп в ближайшее время раскроет файлы об НЛО

Ученые ищут внеземную жизнь со времен Аристотеля

Что на самом деле скрывается под Антарктидой

Геймпад Xbox не подключается к приставке или компьютеру

Генерал ВМС называет бывшего шефа AARO лжецом

Глава Anthropic предрёк исчезновение инженерных профессий

Дементор замечен над Астаной

Еврей из НЛО

Загадочное исчезновение экипажа корабля

Инопланетяне, кровь и Белый дом

Кем был уфолог Дэвид Уилкок

Несмотря на конфликт, Белый дом ведёт переговоры с Anthropic

НЛО выводят из строя ядерное оружие с 1960-х годов

Новые откровения о НЛО и почему это не случайность

Общественник предложил создать музей уфологии

Он знал много ядерных секретов

Они маскируются под дроны

Они нашли черную живую слизь внутри корабля

Пентагон купил ИИ Гугла

Сущности предупредили чиновников о начале их войны с Богом

У американцев с инопланетянами всё давно на мази

Уфолог Ник Поуп скончался в возрасте 60 лет

Частое использование ИИ влияет на мозг

Чешуя дракона обнаружена на Марсе

Время может двигаться и быстро, и медленно одновременно

Галактики растут вокруг черных дыр

Древний марсианский океан существовал

Зафиксировано изменение состава кометы 3I-ATLAS

Инопланетная жизнь может скрываться у всех на виду

Камера запечатлела Существо во время ограбления

Крах майя был вызван климатическими колебаниями

Метан выделяется из межзвездной кометы 3I-ATLAS

Метан обнаружен на гигантской экзопланете

Новая группа крови, которая есть только у трех человек

Опасения по поводу сокрытия информации об НЛО

Пентагон согласовывал позиции с Луисом Элизондо

Постоянно меняющаяся многопланетная система

Путешественник во времени прибыл из 2582 года

США десятилетиями проводили эксперименты с НЛО

Тайна НЛО в Уайт-Маунтинс

Темный вулканический пепел Марса

Трехмерная карта меняет представление о Вселенной

Человечество упускает что-то важное об НЛО

Я единственный человек в постапокалиптическом мире

Американская лаборатория изучала НЛО

Гигантская жуткая тень на Марсе сильно выросла

Гравитация подчиняется законам Ньютона и Эйнштейна

Доказательства существования магнетизма в звездах

Дональд Трамп приказал обнародовать досье об НЛО

Инопланетяне могут подтвердить свое существование

Информатор об НЛО умер от передозировки

Источник загадочной дымки в атмосфере Венеры

Как газ превращается в диски, формирующие планеты

Может ли темная материя образоваться из черных дыр

НАСА подтвердило дату сближения с Апофисом

Открытие на острове Пасхи может переписать историю

Планетам требуется больше воды для поддержания жизни

Разоблачитель НЛО скончался накануне дачи показаний

Темная материя объясняет появление ранних черных дыр

Теория заговора привлекает внимание законодателей

Теперь 13 погибших или пропавших без вести

Трамп обещает расследовать гибель ученых-уфологов

Федералы встречались по поводу НЛО в 1990-х годах

Черные дыры вызывают вспышки в триллионы солнц

Бытовки в Москве и модульное строительство. Оперативные решения для бизнеса и частного сектора

Давать показания в Конгрессе США опасно для жизни

Загадочная смерть информатора об НЛО

Изучала ли американская лаборатория НЛО

Информатор конгресса умер от наркотической смеси

Наверх
Яндекс.Метрика