В АГТУ создали принципиально новый элемент коммутации для фотонных компьютеров, основанный на новых материалах.

Группа ученых Астраханского государственного технического университета под руководством кандидата технических наук доцента Елизаветы Александровны Барабановой работает над созданием фотонных элементов коммутации, основанных на новых материалах. Проект сотрудников АГТУ уже стал победителем конкурса грантов Российского фонда фундаментальных исследований.

Мир высоких технологий уже несколько лет будоражат идеи заменить традиционные компьютеры на фотонные. Исследовательские лаборатории лидеров IT-рынка работают над созданием фотонных процессоров, способных быстро и эффективно выполнять сложные операции.

Фотоны — частицы света — привлекли ученых способностью обрабатывать и передавать информацию в больших объемах и с высокими скоростями. Помимо невероятной скорости, фотонный компьютер будет обладать и другими преимуществами: малой потребляемой мощностью и одновременным выполнением любого количества операций.

Однако, несмотря на очевидные преимущества, практическое внедрение этих принципов в производство фотонных компьютеров пока не продвинулось дальше опытных образцов.

Метаматериалы и передача информации

Российское министерство образования и науки включило фотонику в число наиболее перспективных направлений исследований. Сверхбыстродействующие компьютерные системы заинтересовали и ученых АГТУ. Группа сотрудников нашего университета под руководством кандидата технических наук доцента Елизаветы Александровны Барабановой работает над созданием фотонных элементов коммутации, основанных на новых материалах.

Новизна исследования ученых АГТУ заключается в разработке элементов коммутации, которые задействованы в передаче информации в фотонных устройствах. Сотрудниками университета разработан принципиально новый элемент коммутации, основанный на новых материалах — гиперболических метаматериалах и управляемых анизотропных материалах. Их особенность заключается в том, что в отличие от всех других материалов показатель преломления в них отрицательный. Правильное сочетание параметров материалов позволяет увеличить пространственное разнесение сигналов и объем передаваемой информации.

Ранее данные материалы применялись в системах связи и обработки информации независимо друг от друга. Ученые АГТУ впервые предложили использовать материалы именно в таком сочетании.

Сотрудничество с РАН

Реализация идеи на практике требует значительных материальных затрат, поэтому получение грантов — неотъемлемая сторона развития проекта. В настоящее время группа разработчиков сотрудничает с учеными Научно-технологического центра уникального приборостроения РАН, на базе которого планируется провести часть необходимых экспериментов.

Результаты исследований ученых АГТУ вызвали большой интерес на семинаре по теме проекта в Институте проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН.

Разработка проекта осуществляется в рамках подготовки докторских диссертаций сотрудников кафедры «Связь» АГТУ при участии опытного наставника — кандидата физико-математических наук доцента Константина Анатольевича Вытовтова.

Планы на будущее

В планах команды — работа над другими элементами фотонных процессоров и оптической памяти. Учеными уже получен патент на разработку, в течение года планируется подача заявок на другие объекты интеллектуальной собственности, в числе которых — применение сочетания материалов для космических систем связи.

Работа Елизаветы Барабановой стала лауреатом I степени конкурса цифровой экономики, инноваций и инновационных проектов «Новое поколение». Разработчики также планируют представить проект на международных конференциях по нанофотонике и метаматериалам, в числе которых — МЕТАНАНО-2018 — одно из самых крупных и значимых событий в области научных исследований.

Результаты научных исследований опубликованы в рецензируемых журналах:

Vytovtov, K. Penetration effect in uniaxial anisotropic metamaterials / Vytovtov K., Zouhdi S., Barabanova E. // Applied physics A. Material science and Processing. — 2018. — V. 124 (2). — DOI: 10.1007/s00339-018-1563-z. (SCOPUS)

Барабанова Е.А. Оптическая двухкаскадная коммутационная система для обработки больших объемов данных /Научный вестник НГТУ. №1(70), 2018.-С. 7-18.- DOI: 10.17212/1814-1196-2018-1-7-18 (ВАК)

Получен патент: Барабанова Е.А., Вытовтов К.А., Мальцева Н.С., Барабанов И.О., Фотонная коммутационная ячейка /Патент на полезную модель. №179015 от 21.04.2018.

Запросить дополнительную информацию и комментарии разработчиков можно по адресу: media-astu@mail.ru