सियोल नेशनल यूनिवर्सिटी और सियोल विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों के एक अंतरराष्ट्रीय समूह ने एक क्रांतिकारी प्रोग्रामेबल फोटोनिक चिप प्रस्तुत की है, जो प्रकाश को मांग पर धीमा करने में सक्षम है। यह विकास ऑप्टिकल कंप्यूटिंग में एक महत्वपूर्ण बदलाव का मार्ग प्रशस्त करता है: पारंपरिक विद्युत संकेतों के बजाय, प्रकाश तरंगों का उपयोग किया जा सकता है, जो बहुत तेज होते हैं और बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है।
इस शोध का नेतृत्व सियोल नेशनल यूनिवर्सिटी (इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग विभाग) के प्रोफेसर नमक्यो पार्क और सुंगक्यू यू, और सियोल विश्वविद्यालय के प्रोफेसर शियानजी पियाओ ने किया। दो युवा वैज्ञानिकों ने विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई: डॉ. सींक्युन पार्क (सियोल नेशनल यूनिवर्सिटी और KAIST में PICORE इनोवेशन सेंटर) और स्नातक छात्र बोजुंग चे (सियोल नेशनल यूनिवर्सिटी), जिन्होंने शोध के लिए सैद्धांतिक आधार विकसित किया। उनका काम जर्नल एडवांस्ड साइंस में "स्पिनोरियल प्रतिनिधित्व पर आधारित पूर्ण रूप से प्रोग्रामेबल डिलेड लाइट ऑन जनरलाइज्ड कपल्ड-रेज़ोनेटर इंड्यूस्ड ट्रांसपेरेंसी" शीर्षक से प्रकाशित हुआ है।
ऑप्टिकल सिस्टम की समस्या लंबे समय से ज्ञात है: प्रकाश, परिभाषा के अनुसार, बहुत तेज चलता है और इसे आसानी से नियंत्रित नहीं किया जा सकता है। ऑप्टिकल कंप्यूटिंग सिस्टम में सिग्नल को सिंक्रनाइज़ करने, डेटा को बफर करने और मेमोरी बनाने के लिए, नियंत्रणीय समय विलंब की आवश्यकता होती है। कपल्ड-रेज़ोनेटर इंड्यूस्ड ट्रांसपेरेंसी (CRIT) प्रभाव पर आधारित पारंपरिक उपकरण, निर्माण के चरण में अपनी विशेषताओं को ठीक करते थे - बाद में उन्हें फिर से कॉन्फ़िगर करना असंभव था।
वैज्ञानिकों ने एक मौलिक रूप से नया दृष्टिकोण प्रस्तावित किया। एक स्थिर संरचना के बजाय, उन्होंने दो ऑप्टिकल राज्यों - रेज़ोनेटर के ब्राइट और डार्क मोड - को स्वतंत्रता की एक डिग्री में जोड़ा और नियंत्रणीय लूप कपलिंग तत्व जोड़े। मुख्य नवाचार: स्पिनोरियल प्रतिनिधित्व (क्वांटम यांत्रिकी का एक गणितीय विवरण) का उपयोग ने ट्यूनिंग के लिए स्वतंत्रता की डिग्री का एक पूरा सेट प्राप्त करना संभव बना दिया। परिणाम: चिप को निर्माण के बाद और यहां तक कि संचालन के दौरान भी गतिशील रूप से फिर से कॉन्फ़िगर किया जा सकता है।
प्रोग्रामेबल चिप न केवल प्रकाश के प्रसार की गति को नियंत्रित करती है, बल्कि बैंडविड्थ, ऑप्टिकल सिग्नल के आकार, ट्रांसमिशन दक्षता और आवृत्ति विशेषताओं को भी नियंत्रित करती है। सिलिकॉन नाइट्राइड (सिलिकॉन फोटोनिक्स की एक मानक सामग्री) प्लेटफॉर्म पर संख्यात्मक मॉडलिंग ने वास्तविक हस्तक्षेपों के प्रति डिवाइस की उच्च स्थिरता दिखाई: ऑप्टिकल नुकसान, मापदंडों में तकनीकी भिन्नता और थर्मल प्रभाव।
यदि तकनीक का व्यावसायीकरण किया जाता है, तो इस तरह की एक माइक्रोचिप एक साथ कई कार्य कर सकती है - सिग्नल विलंब को समायोजित करने से लेकर आवृत्ति रूपांतरण तक, एक प्रोग्रामेबल ऑप्टिकल सिस्टम के रूप में कार्य कर सकती है। यह डेटा सेंटर और आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस सर्वर की ऊर्जा खपत को काफी कम कर सकता है, जिन्हें पहले से ही भारी मात्रा में शक्ति की आवश्यकता होती है, और ऑप्टिकल उपकरणों को अधिक कॉम्पैक्ट और सस्ता बना सकता है।
प्रोफेसर नमक्यो पार्क ने जोर देकर कहा कि स्पिनोरियल प्रतिनिधित्व का उपयोग करने वाला नया डिजाइन सिद्धांत फोटोनिक इंटीग्रेटेड सर्किट की लचीलापन को काफी बढ़ाता है और आवश्यकतानुसार प्रकाश के प्रवाह को पुनर्निर्देशित करने की अनुमति देता है। लेखकों की योजना है कि सिलिकॉन फोटोनिक्स पर आधारित बड़े पैमाने पर सिस्टम और फोटोनिक आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस की तकनीकों के साथ इसके हाइब्रिड की दिशा में तकनीक विकसित की जाए - एक ऐसा क्षेत्र जो अभी अपनी क्षमता को उजागर करना शुरू कर रहा है।
शोध के सह-लेखकों - डॉ. सींक्युन पार्क और स्नातक छात्र बोजुंग चे - ने कहा कि ऑप्टिकल रेज़ोनेटर भौतिकी का एक नए दृष्टिकोण से पुनर्मूल्यांकन उन कार्यात्मकताओं के द्वार खोलता है जिनके बारे में पहले सोचा भी नहीं गया था। इस कार्य को दक्षिण कोरिया के विज्ञान और सूचना और संचार प्रौद्योगिकी मंत्रालय द्वारा नवीन अनुसंधान केंद्रों, बुनियादी अनुसंधान प्रयोगशालाओं और युवा शोधकर्ताओं के कार्यक्रमों के माध्यम से समर्थन प्राप्त हुआ।
