Учёные Пенсильванского университета, старейшего вуза США, исследуют возможность использования света для питания следующего поколения систем искусственного интеллекта.
В частности, исследователи решают задачу: могут ли фотоны — частицы, из которых состоит свет, — взять на себя часть работы, которую сейчас выполняют электроны.
«Благодаря своей нейтральности по заряду и нулевой массе покоя фотоны могут быстро передавать информацию на большие расстояния с минимальными потерями, что делает их доминирующими в коммуникационных технологиях», — объясняет Ли Хэ, соавтор статьи, опубликованной в журнале Physical Review Letters, и бывший научный сотрудник лаборатории Чжэня. «Но эта нейтральность означает, что они практически не взаимодействуют с окружающей средой, что делает их непригодными для логики переключения сигналов, от которой зависят компьютеры».
Свет способен чрезвычайно эффективно передавать информацию, но ему обычно не хватает сильных взаимодействий, необходимых для вычислительных операций, таких как переключение и принятие решений.
Для решения этой проблемы команда учёных создала особые квазичастицы, называемые экситон-поляритонами, которые образуются в результате взаимодействия фотонов с электронами внутри атомарно тонкого полупроводника. В итоге получается гибридная частица света и материи, которая сочетает в себе скорость света с более сильными взаимодействиями, обычно связанными с материей.
Используя экситон-поляритоны, команда из Пенсильванского университета продемонстрировала переключение всего света, потребляя при этом всего около 4 квадриллионных долей джоуля энергии. Это невероятно малое количество энергии, намного меньше, чем требуется для кратковременного питания небольшого светодиода.
Если технологию удастся успешно масштабировать, она позволит будущим фотонным чипам обрабатывать свет непосредственно с камер без постоянного преобразования сигналов между светом и электричеством. Исследователи говорят, что такой подход может значительно снизить энергопотребление крупных систем искусственного интеллекта и в результате может обеспечить поддержку базовых функций квантовых вычислений на чипах.
Автор изображения: Чжи Ван
