Исследователи ETH Zurich представили фурье-пиксель — миниатюрный оптический элемент, способный не только формировать световые изображения, но и анализировать падающий на него свет. Обычные пиксели выполняют только одну функцию: элементы дисплея излучают или направляют свет, а пиксели камеры его регистрируют. Новая разработка объединяет оба направления в одной структуре.

Фурье-пиксель способен работать не только с яркостью изображения. Он управляет и измеряет амплитуду, фазу и поляризацию световой волны. Благодаря этому устройство может создавать цветные изображения, фокусировать свет, формировать сложные трёхмерные структуры и необычные вихревые лучи с тёмным центром.

В основе технологии находятся микроскопические волнообразные структуры, изготовленные с точностью до нескольких нанометров. Падающий свет преобразуется в поверхностную плазмонную волну, которая распространяется вдоль металлической поверхности. Затем специальный рельеф рассеивает её обратно в пространство, создавая заранее рассчитанное световое поле. Необходимая форма поверхности определяется с помощью преобразования Фурье.

Этот процесс работает и в обратном направлении. По интерференционному рисунку фурье-пиксель может анализировать характеристики входящего света. В одном из экспериментов устройство одновременно измеряло фазовый градиент падающей волны и создавало сфокусированную световую точку над поверхностью чипа.

В перспективе технология может применяться в дисплеях со встроенной функцией камеры, голографических системах, адаптивной оптике, оптической связи и квантовых устройствах. Теоретически будущий ноутбук сможет снимать пользователя через сам дисплей, без отдельного отверстия для веб-камеры.

Однако готового экрана-камеры пока не существует. Исследователи продемонстрировали отдельные лабораторные пиксели с размерами в десятки микрометров. Теперь команда планирует создать полноценную матрицу, состоящую из множества таких элементов.

Сможет ли фурье-пиксель однажды объединить дисплей, камеру и оптический процессор в одном устройстве?

Международная команда исследователей из Германии и Японии впервые продемонстрировала полностью оптическую запись информации в антиферромагнитном материале. Для переключения магнитных состояний учёным не потребовались электрические токи или внешние магнитные поля — управление выполнялось ультракороткими лазерными импульсами.

Эксперименты проводились с мультиферроиком LiNiPO₄. В отличие от привычных методов оптической записи, результат определялся не поляризацией света, а направлением его распространения. Изменяя направление лазерного импульса, исследователи могли детерминированно и многократно переключать противоположные антиферромагнитные домены. В основе эффекта лежит взаимодействие импульса фотонов с магнитным тороидальным моментом материала.

Записанные состояния сохранялись после прекращения воздействия, то есть память является энергонезависимой. Учёные также продемонстрировали создание сложных магнитных узоров и полностью оптическое считывание информации. Метод работает в телекоммуникационном диапазоне длин волн, благодаря чему в перспективе его можно совместить с существующими оптоволоконными сетями.

Такая технология потенциально позволит передавать и записывать данные светом без промежуточного преобразования оптического сигнала в электрический. Это может повысить скорость работы и уменьшить энергопотребление будущих систем хранения данных, телекоммуникационного оборудования и дата-центров.

Однако готового накопителя пока не существует. Исследование доказывает новый физический механизм управления антиферромагнитными доменами, а инженерам ещё предстоит миниатюризировать систему, увеличить плотность записи и проверить её долговечность в реальных устройствах.

Сможет ли лазерная магнитная память заменить современные SSD и оперативную память?

Учёные из инженерного колледжа Университета штата Орегон представили фототранзистор, который объединяет сразу три функции: датчик света, память и обработку сигналов. Это важный шаг для развития нейроморфных и внутрисенсорных вычислений, где данные анализируются прямо в месте их получения.

Обычно сенсор сначала фиксирует сигнал, затем передаёт данные в память и только после этого — в процессор. Такая схема требует времени и энергии. Новый фототранзистор позволяет часть вычислений выполнять прямо на уровне сенсора, уменьшая объём передачи данных и потенциально повышая энергоэффективность ИИ-систем.

Конструкция устройства включает два ключевых материала. Оксидный полупроводник формирует канал для прохождения электрического тока, а расположенный сверху органический слой реагирует на свет и создаёт электрические заряды. После воздействия света часть этих зарядов остаётся внутри фоточувствительного слоя.

Даже когда освещение исчезает, сохранённые заряды продолжают влиять на электрический ток. То есть устройство фактически хранит информацию о ранее зафиксированном световом сигнале. Это напоминает принцип кратковременной памяти в биологических системах, где прошлый сигнал может влиять на последующую реакцию.

Исследователи также научились управлять временем хранения данных. Небольшое напряжение меняет положение зарядов относительно канала транзистора: если заряды ближе к каналу, память сохраняется дольше, если дальше — эффект постепенно ослабевает.

В будущем такая технология может пригодиться для умных камер, датчиков, автономных устройств, робототехники и ИИ-систем, где важно быстро анализировать визуальные данные без постоянной передачи информации в центральный процессор.

Китайский стартап Prinano заявил о важном достижении в производстве фотонных микросхем. Компания сообщила, что смогла отработать выпуск оптических чипов на 8-дюймовых кремниевых пластинах без использования традиционной DUV-литографии.

Обычно производство микросхем связано с дорогим литографическим оборудованием, где ключевую роль играют системы ASML. Но из-за экспортных ограничений доступ Китая к таким технологиям серьёзно ограничен. Поэтому Prinano вместе с Shenzhen Litra Technology пошла другим путём — использовала технологию вакуумного наноимпринтинга.

Если классическая литография проецирует рисунок схемы на кремниевую пластину с помощью сложной оптики и источников света, то наноимпринтинг работает почти как штамп. Наноразмерные структуры буквально отпечатываются на поверхности пластины специальным шаблоном. По утверждению компании, такой подход может снизить производственные затраты примерно в 10 раз по сравнению с традиционными DUV-процессами.

Но важно понимать: речь не идёт о производстве передовых процессоров для смартфонов, видеокарт или ИИ-ускорителей. Технология Prinano ориентирована на фотонные чипы — микросхемы, которые работают со светом, а не с электрическими сигналами. Такие решения нужны для оптоволоконной связи, дата-центров, лазерных сенсоров, лидаров и высокоскоростной передачи данных.

Фотонные схемы часто состоят из повторяющихся наноструктур, поэтому метод наноимпринтинга может быть особенно удобен именно для этого класса устройств. Использование 8-дюймовых пластин говорит о том, что проект выходит за рамки простой лабораторной демонстрации.

Однако пока остаются важные вопросы: Prinano не раскрыла объёмы выпуска, уровень брака, выход годных чипов и данные о первых заказчиках. Поэтому это не конец ASML, но потенциально важный шаг Китая в развитии альтернативных методов производства фотонных микросхем.

В Китае представили обновлённую версию фотонного квантового компьютера Jiuzhang 4.0. Это не классический компьютер и не обычный сервер с процессорами. Система использует фотоны — частицы света, которые проходят через сложную оптическую сеть и выполняют специализированные квантовые вычисления.

Главная демонстрация Jiuzhang 4.0 связана с задачей Гауссова бозонного сэмплинга. Это особый тип вычислений, который крайне трудно воспроизвести на классических суперкомпьютерах. По данным исследователей, устройство справляется с задачей за десятки микросекунд, тогда как моделирование такой же операции на традиционной машине заняло бы астрономическое время.

В эксперименте были задействованы тысячи фотонных мод и более 3000 фотонов. Это делает Jiuzhang 4.0 одной из самых масштабных фотонных квантовых установок на сегодняшний день. Такая система показывает, что квантовые эффекты действительно могут давать огромное преимущество в отдельных сценариях.

Но важно понимать: Jiuzhang 4.0 — это не универсальный квантовый компьютер. Он не запускает любые программы, не заменяет обычный ПК и пока не решает прикладные задачи вроде взлома шифрования или моделирования новых материалов. Это специализированный прототип, созданный для демонстрации квантового преимущества.

Тем не менее проект показывает, насколько быстро развивается квантовая гонка. Китай делает ставку на фотонные вычисления, и Jiuzhang 4.0 становится важным шагом в понимании того, какими могут быть компьютеры будущего.

Учёные из Университета Пенсильвании разработали новую фотонную технологию, которая в будущем может сделать системы искусственного интеллекта намного экономичнее. Вместо привычных электронных схем исследователи использовали экситон-поляритоны — особые квазичастицы, которые объединяют свойства света и материи.

Главная проблема современных ИИ-систем — огромные энергозатраты. Нейросети требуют всё больше вычислений, GPU выделяют много тепла, а дата-центрам приходится тратить колоссальные ресурсы не только на работу оборудования, но и на его охлаждение. Поэтому фотонные вычисления давно рассматриваются как один из возможных путей к более быстрым и энергоэффективным ИИ-чипам.

Свет может передавать информацию быстрее электронов и почти не нагревать систему. Но у фотонов есть проблема: они плохо взаимодействуют друг с другом, а без этого сложно создавать логические элементы для вычислений. Исследователи попытались обойти ограничение с помощью сверхтонкого полупроводника, помещённого в специальную нанооптическую полость. Там свет взаимодействует с экситонами, создавая экситон-поляритоны.

Результат — сверхэкономичное оптическое переключение. Устройство выполняет операцию при энергии около 4 фемтоджоулей. Это один из лучших показателей для подобных фотонных систем.

Если технологию удастся масштабировать, она может стать основой для оптических нейросетей, новых ИИ-чипов и дата-центров с меньшим энергопотреблением. Но пока это лабораторная демонстрация, а не готовый фотонный компьютер.

В обычном кремнии электрон не может излучить фотон, потому что его импульс и координата слишком «определённые» — переход запрещён. А если загнать электрон в наноточку размером 2–3 нанометра, его координата становится очень неопределённой (по Гейзенбергу, Δx·Δp ≥ ħ/2). Из-за этого электрон «теряет» память о своей кристаллической природе — он ведёт себя так, как будто находится в прямозонном материале. И начинает излучать.

Раньше для этого требовалось сверхнизкое охлаждение или мощная оптическая накачка. А в апреле 2026 они добавили специальный сверхтонкий слой оксида кремния с внедрёнными атомами углерода — он создаёт локальное электрическое поле, которое «расталкивает» электроны и дырки ещё сильнее, усиливая неопределённость. В итоге — электрический ток напрямую превращается в когерентный свет прямо в кремнии.

Почему это переворот?

20 лет главной проблемой фотоники было: «Источник света нельзя сделать из того же материала, что и логику». Приходилось приклеивать лазер из другого материала (дорого, сложно, греется). Теперь — нет.

Это значит:

CPU и GPU станут гибридными: внутри одного кристалла — и транзисторы (для логики), и кремниевые лазеры, и волноводы.

Скорость передачи данных внутри чипа — уже не электрические задержки, а свет. Практически мгновенно.

Энергопотребление падает в десятки раз. Это снимает «энергетический потолок» для развития ИИ и суперкомпьютеров.

Цена — потому что технология CMOS уже отлажена триллионами долларов инвестиций.

Уже через 5 лет можно ждать первых коммерческих «оптических ускорителей». К 2035-му — полноценные фотонные процессоры. К 2040-му — возможно, и бытовая электроника начнёт переходить на свет.