Учёные Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург и Лазерного института Академии наук Шаньдунь (Китай) смогли напрямую сопоставить скорость микродисковых лазеров, работающих от оптической и электрической энергии. Об этом интернет-газете «ЖУК» сообщили в пресс-службе НИУ ВШЭ.
Стремительное развитие технологий искусственного интеллекта увеличивает потребность в вычислительных мощностях по всему миру. С усложнением задач и увеличением объёма передаваемых данных требуется всё более высокая производительность оборудования. Для адаптации технических характеристик устройств под новые требования исследователи разрабатывают компактные фотонные интегральные схемы, которые отличаются значительно большей скоростью и устойчивостью к помехам по сравнению с электрическими аналогами.
Учёные разработали метод, позволяющий напрямую сравнить генерацию сверхкоротких световых импульсов микродисковыми лазерами при оптическом и электрическом питании. Используя принципы ап-конверсии, они измерили интенсивность излучения и детально изучили сверхбыстрые процессы с точностью до 0,2 пикосекунды. Применение преобразования Фурье позволило перевести временные сигналы лазера в частотные и сопоставить их на единой шкале. Ранее такие сравнения не проводились, так как для каждого типа питания использовались разные методы измерений.
Исследователи проанализировали динамику микродискового лазера в различных режимах, что позволило определить, насколько быстро устройство изменяет интенсивность излучения в зависимости от мощности питания и величины модулирующих импульсов. Максимальная скорость достигла 4,15 ГГц, что ранее было невозможно определить для такого типа микролазеров.
«Эксперимент показал, что разницы в быстродействии между оптической и электрической накачкой практически нет. Тем не менее, сама возможность сопоставить скорость позволяет по-новому взглянуть на физические процессы. Полученные данные ускорят разработку фотонных чипов нового поколения и будут особенно актуальны для систем искусственного интеллекта и дата-центров, которым важна каждая доля секунды. В будущем с помощью таких лазеров можно сделать несколько вычислительных схем прямо на одном чипе, чтобы предельно быстро передавать сигнал между ними, или разработать сеть оптически связанных микролазеров, которая сможет работать по принципу нейросети или резервуара вычислений», — рассказал ведущий научный сотрудник Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург Алексей Надточий.
Исследование опубликовано в журнале Journal of Lightwave Technology. Международная лаборатория квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург проводит исследования в области приборов фотоники и наноэлектроники на квантовых эффектах. Одна из последних разработок — микролазер размером с бактерию. Полученные данные помогут модернизировать конструкцию устройства и ускорить разработку фотонных чипов нового поколения.
Нейросети не только ускоряют, но и применяют для диагностики — недавно в ВШЭ создали систему, которая находит дефекты электродвигателей с точностью 99%.