Физики продемонстрировали кремниевую метаповерхность, способную программируемо менять направление и форму лазерного луча всего за 74 фемтосекунды — 74×10⁻¹⁵ секунды.

В эксперименте, опубликованном в Nature Nanotechnology, исследователи смогли отклонять свет до ±13 градусов без механически движущихся зеркал, линз или привычных электронных переключателей. Угол отклонения задавался пространственным рисунком управляющего лазерного импульса.

Главный секрет технологии — оптический эффект Керра. Интенсивный импульс света на мгновение изменяет показатель преломления кремния. Сам эффект чрезвычайно быстрый — электронная поляризация вещества способна реагировать на субфемтосекундных масштабах, — но обычно слишком слабый для практического управления лучом.

Поэтому исследователи создали специальную high-Q метаповерхность из кремниевых наноструктур меньше длины волны света. Резонансы заставляют свет дольше взаимодействовать с материалом и многократно усиливают небольшой нелинейный эффект. В результате один лазерный импульс фактически получает возможность управлять другим.

Экспериментальная скорость в 74 фс ограничивалась продолжительностью самого управляющего импульса, а не фундаментальной скоростью метаповерхности. Поэтому исследователи допускают, что при использовании более коротких импульсов переключение потенциально может стать ещё быстрее.

Кроме перенаправления луча, авторы продемонстрировали двумерную пространственную модуляцию света, самодифракцию, самомодуляцию управляющего пучка и частотное преобразование. При этом сверхбыстрый Kerr-отклик сопровождается более медленным фоновым вкладом от носителей, возникающих вследствие двухфотонного поглощения.

Почему это важно?

Современные оптоволоконные сети уже передают информацию фотонами, но при маршрутизации и обработке сигнал часто приходится преобразовывать из света в электричество и обратно. Сверхбыстрые программируемые метаповерхности потенциально позволят выполнять часть операций непосредственно в оптической области.

В перспективе подобные технологии могут использоваться в фотонных процессорах, оптических коммуникациях, динамической голографии, сверхбыстрой визуализации, датчиках и квантовых интерфейсах.

Но пока это именно proof-of-concept эксперимент, а не готовый оптический процессор. До интегрированных коммерческих устройств исследователям ещё предстоит решить вопросы масштабирования, эффективности, управления и производства.

Если технология масштабируется, компьютеры будущего смогут обрабатывать часть информации не электронами, а непосредственно светом.

Ну и так далее... какое то массовое помешательство, как будто сейчас так сложно рассмотреть эти "грани":

Как видим форма зерна везде примерно одинаково окатанная, нет особо никаких различий

А не рационально использовать в общестроительных делах пустынные пески из-за их мелкости (хотя для определённых целей наоборот мелкий маршалит - кварц пылевидный очень даже нужен - например производство шпаклёвок, СУБов или ячеистых бетонов)