Kolektif ilmuwan internasional dari Universitas Nasional Seoul dan Universitas Seoul telah memperkenalkan chip foton terprogram revolusioner yang mampu memperlambat cahaya sesuai permintaan. Pengembangan ini membuka jalan bagi pergeseran terobosan dalam komputasi optik: alih-alih sinyal listrik tradisional, gelombang cahaya dapat digunakan, yang jauh lebih cepat tetapi hanya membutuhkan sedikit lebih banyak energi.
Penelitian ini dipimpin oleh Profesor Namkyoo Park dan Sungkyu Yu dari Universitas Nasional Seoul (Departemen Teknik Elektro dan Informatika) bersama dengan Profesor Xianji Piao dari Universitas Seoul. Dua ilmuwan muda memainkan peran penting dalam pengembangan: Ph.D. Seungkyun Park (Universitas Nasional Seoul dan Pusat Inovasi PICORE di KAIST) dan mahasiswa pascasarjana Bomjun Chae (Universitas Nasional Seoul), yang mengembangkan dasar teoretis penelitian. Karya mereka diterbitkan dalam jurnal Advanced Science dengan judul "Slow Light yang Sepenuhnya Terprogram Berdasarkan Representasi Spinor dari Transparansi Resonansi Resonansi Terinduksi yang Digeneralisasi".
Masalah sistem optik telah lama diketahui: cahaya, berdasarkan definisinya, bergerak terlalu cepat dan tidak mudah dikendalikan. Penyelarasan sinyal, pembufferingan data, dan pembuatan memori dalam sistem komputasi optik memerlukan penundaan waktu yang dapat dikontrol. Perangkat tradisional berdasarkan efek transparansi resonansi resonansi terinduksi (CRIT) memiliki karakteristik yang tetap pada tahap produksi — tidak mungkin untuk mengkonfigurasinya ulang nanti.
Para ilmuwan mengusulkan pendekatan yang sama sekali baru. Alih-alih desain statis, mereka menggabungkan dua keadaan optik — mode terang dan gelap dari resonator — ke dalam satu derajat kebebasan dan menambahkan elemen penggabung loop yang dapat dikontrol. Inovasi utama: penggunaan representasi spinor (deskripsi matematis dari mekanika kuantum) memungkinkan rangkaian lengkap derajat kebebasan untuk penyesuaian. Hasilnya: chip dapat dikonfigurasi ulang secara dinamis, setelah pembuatan dan bahkan selama operasi.
Chip terprogram tidak hanya mengontrol kecepatan propagasi cahaya, tetapi juga lebar pita, bentuk sinyal optik, efisiensi transmisi, dan karakteristik frekuensi. Pemodelan numerik pada platform silikon nitrida (bahan standar fotonik silikon) menunjukkan ketahanan tinggi perangkat terhadap gangguan dunia nyata: kehilangan optik, variasi parameter teknologi, dan efek termal.
Jika teknologi dikomersialkan, satu sirkuit terpadu semacam itu akan dapat melakukan beberapa fungsi secara bersamaan — mulai dari menyesuaikan penundaan sinyal hingga konversi frekuensi, bertindak sebagai sistem optik terprogram. Hal ini dapat secara drastis mengurangi konsumsi energi pusat data dan server kecerdasan buatan, yang sudah membutuhkan daya yang sangat besar, dan membuat peralatan optik lebih kompak dan lebih murah.
Profesor Namkyoo Park menekankan bahwa prinsip desain baru yang menggunakan representasi spinor secara signifikan meningkatkan fleksibilitas sirkuit terpadu fotonik dan memungkinkan penyesuaian aliran cahaya sesuai kebutuhan. Para penulis berencana untuk mengembangkan teknologi lebih lanjut menuju sistem skala besar berdasarkan fotonik silikon dan hibridanya dengan teknologi kecerdasan buatan fotonik — bidang yang baru mulai mengungkapkan potensinya.
Rekan penulis penelitian — Ph.D. Seungkyun Park dan mahasiswa pascasarjana Bomjun Chae — menambahkan bahwa pemikiran ulang fisika resonator optik dari sudut pandang baru membuka pintu untuk fungsionalitas yang sebelumnya tidak terpikirkan. Pekerjaan ini didukung oleh Kementerian Sains dan Teknologi Informasi dan Komunikasi Korea Selatan melalui program pusat penelitian inovatif, laboratorium penelitian dasar, dan program untuk peneliti muda.
