p Um reinventado, fonte de laser de baixo custo que armazena energia de luz dentro de discos em nanoescala poderia sustentar o desenvolvimento de neurocomputadores opticamente alimentados, revela um estudo de simulação liderado por pesquisadores da KAUST. p Dispositivos fotônicos que usam pulsos de laser controlados para manipular comutadores de dados, Implantes biomédicos e células solares são procurados porque são rápidos em comparação com a eletrônica tradicional; Contudo, protótipos atuais não foram comercializados devido à dificuldade de fazer lasers pequenos o suficiente para caber em placas de circuito de computador, ao mesmo tempo em que mantém as capacidades de modelagem de pulso.

p “O desafio de reduzir uma fonte óptica para a nanoescala é que ela começa a emitir energia fortemente em todas as direções, "explicou Andrea Fratalocchi, Professor Associado de Engenharia Elétrica. "Isso torna quase impossível de controlar."

p Uma parceria com o grupo de Yuri Kivshar na Australian National University revelou caminhos para vencer os limites de difração óptica com lasers anapole não convencionais. Sendo feito de semicondutores moldados em nanodiscos de tamanhos precisos, anápoles respondem à estimulação de luz, produzindo ondas eletromagnéticas que irradiam ou giram em distribuições toroidais em forma de rosca.

p Em frequências de excitação específicas, a interferência entre os dois campos produz um estado - a anapole - que não emite energia em nenhuma direção e captura a luz dentro do nanodisco.

p "Você pode pensar neste laser como um tanque de energia - uma vez que o laser está ligado, ele armazena luz e não a deixa ir até que você queira coletá-la, "disse Fratalocchi.

p Para desbloquear o potencial desta nova fonte de luz, a equipe KAUST simulou várias arquiteturas de engenharia usando algoritmos baseados em quantum.

p Esses cálculos, junto com integração de microchip aprimorada e aprimoramentos de milhares de vezes no acoplamento a roteadores ópticos, preveem que os nanolasers de anapola podem gerar pulsos de luz ultrarrápidos que são exclusivamente adequados para estudar padrões naturais de sinalização e conexões neurais.

p Fratalocchi observa que os nanolasers pareceriam invisíveis para um observador até serem perturbados por um objeto próximo. Consequentemente, organizar as fontes de luz cilíndricas em um loop pode ser usado para produzir uma reação em cadeia de emissões de luz, ajustável até tempos de pulso de femtossegundos.

p "É realmente como uma população de vaga-lumes, onde os indivíduos sincronizam suas emissões em belos padrões, "ele explicou" Quando colocamos os nanolasers juntos, podemos obter controle semelhante sobre os pulsos. "

p Os modelos da equipe sugerem que a integração de diferentes loops de nanolasers de anapole pode produzir oscilações, padrões dinâmicos úteis para reproduzir atividades semelhantes ao cérebro, como aprendizado de máquina e recuperação de memória a baixo custo, porque a plataforma precisa apenas de wafers de silício baratos para funcionar.