Кремниевая фотоника обещает уменьшить энергопотребление и повысить производительность компьютеров. Для перехода от электронного потока к использованию фотонов необходимо совершенствовать взаимодействие света с материалами чипов и разрабатывать новые методы их управления. Прежде всего, требуется увеличить плотность энергии света, замедляя его с минимальными потерями, что уже удалось учёным из Китая.

В последнем выпуске журнала "Nano Letters" исследователи из Шэньчжэньского института передовых технологий при Академии наук Китая представили метаматериал, способный замедлить свет в 10 000 раз с потерями на уровне 20%, что значительно превосходит предыдущие попытки. Этот прогресс означает, что свет может распространяться по чипу с минимальным поглощением и низким рассеиванием. Такой подход существенно повышает энергоэффективность и снижает выделение тепла. Кроме того, увеличение плотности энергии за счет эффекта замедления света предоставляет возможность более эффективного контроля над световым сигналом, что может быть использовано в различных практических задачах, по мнению исследователей.

Достижение данного результата было возможно благодаря специально структурированной поверхности. На этой поверхности, выполненной в виде периодической решетчатой структуры, были уложены кремниевые диски размером 100 нм. Эти диски действовали как резонаторы, изменяя амплитуды и фазы входящего сигнала. Ключевым свойством метаматериала стала его способность "выталкивать" фотоны изнутри материала к его поверхности, что приводило к практическому отсутствию поглощения. Кроме того, рассеянные фотоны были эффективно направляться обратно в нужном направлении с использованием соседних структур, минимизируя потери и обеспечивая более полное использование входящего света или сигнала.

С использованием технологии метаповерхности, фотонные чипы могут иметь толщину, сравнимую с наклейками или строительными блоками, что позволяет функционально укладывать их друг на друга, как утверждают создатели. Эффект замедленного света, в свою очередь, обеспечивает значительное улучшение производительности.