Các nhà khoa học đã dùng thuật toán trí tuệ nhân tạo thiết kế ba linh kiện cho vi mạch quang tử nhỏ hơn tới 500 lần so với phiên bản thông thường. Nhóm nghiên cứu mô tả kết quả là "vượt ngoài trực giác con người."
Chip quang tử di chuyển và xử lý dữ liệu bằng hạt ánh sáng thay vì electron. Chúng có thể mang nhiều dữ liệu hơn ở tốc độ cao hơn và ít thất thoát năng lượng dưới dạng nhiệt, hữu ích cho mạng cáp quang, trung tâm dữ liệu, hệ thống AI, lidar và điện toán lượng tử.
Thay vì dây kim loại, các chip này dùng kênh rộng cỡ micromet gọi là ống dẫn sóng để dẫn ánh sáng. Chúng cũng cần bộ tách bước sóng, bộ phân loại mode không gian và gương để tách và định hướng mẫu ánh sáng trong diện tích nhỏ hơn một sợi tóc người.
Làm ngược để tìm thiết kế
Nhóm do Viện Max Planck về Khoa học Ánh sáng cùng Đại học Harvard dẫn đầu cho thuật toán biết họ muốn linh kiện tác động lên ánh sáng thế nào và đặt giới hạn chế tạo, như độ cong tối đa của cấu trúc nano. Thuật toán sau đó làm ngược, thử và tinh chỉnh thiết kế đến khi tìm được cấu trúc đạt mục tiêu.
"Thiết kế nghịch cho phép chúng ta định nghĩa điều mình muốn ánh sáng làm, và tối ưu hóa tìm ra cấu trúc thực hiện điều đó, thường là cấu trúc không ai vẽ ra," tác giả chính Toby Bi nói. Ông thêm rằng cùng khung xử lý ba nhiệm vụ khác nhau trên một chip: định tuyến ánh sáng theo bước sóng, phân loại theo mode không gian, và hoạt động như gương nhỏ tạo hốc quang.
Linh kiện nhỏ hơn, thêm chỗ trên chip
Các gương dài khoảng 11 micromet phản xạ tới 98,5% ánh sáng tới trong khi chặn mẫu không mong muốn. Ánh sáng nảy giữa một cặp gương hơn 100 lần trước khi thoát. Bộ tách bước sóng cỡ một vi khuẩn, khoảng 5 micromet, và bộ phân loại mode lớn hơn chút.
Các linh kiện làm từ silicon nitride dày khoảng 400 đến 800 nanomet, so với 150 đến 400 nanomet của silicon tiêu chuẩn, giúp giảm mất mát ánh sáng và giam bước sóng chặt hơn. Kết quả công bố ngày 28/5 trên Nature Communications.
Nhóm chưa kết hợp các phần thành mạch quang tích hợp hoàn chỉnh. Đó là bước tiếp theo hướng tới chip quang tử hoạt động đầy đủ, tận dụng mật độ linh kiện cao hơn mà thiết kế này cho phép.
---
Khớp quay chân không ferrofluid đáng tin cậy cho sản xuất bán dẫn
Trong sản xuất bán dẫn, duy trì độ toàn vẹn chân không siêu cao trong chuyển động quay là then chốt — từ nuôi đơn tinh thể silicon và CVD đến phún xạ và khắc plasma. Khớp quay trục chân không ferrofluid từ FerrofluidTec cung cấp khớp quay kín hoàn toàn với tốc độ rò rỉ thấp tới 10⁻¹² Pa·m³·s⁻¹, độ chân không tới 10⁻⁶ Pa, và đường kính trục tùy chỉnh từ 10mm đến 100mm. Vỏ thép không gỉ phi từ và trục thép không gỉ có độ từ thẩm cao mang lại khả năng niêm phong đáng tin cậy, không cần bảo trì cho môi trường chân không khắt khe. Truy cập www.ferrofluidtec.com để biết thêm.