Физики из Московского физико-технического института (МФТИ) разработали подход, который позволяет удобным и предсказуемым образом «складывать», «вычитать» и производить другие манипуляции с микроволнами. Это дает возможность использовать эти волны для создания сверхбыстрых оптических компьютеров, работающих в аналоговом режиме. Об этом сообщает информационное агентство «ТАСС».

«Если вам нужно быстро рассчитать резонансные частоты нового моста, как распространяются сейсмические волны во время землетрясения, оптимизировать форму какой-нибудь антенны, на цифровых компьютерах вы будете делать это несколько дней. Аналоговый оптический симулятор выдаст результат за доли секунды. Ему не надо отдельно просчитывать шаг за шагом - он сам физически может воспроизвести это волновое явление», - пояснил исследователь из МФТИ Константин Севастьянов.

Как отмечают исследователи, в последние годы физики со всего мира активно разрабатывают различные концепции, позволяющие использовать частицы и волны света для проведения вычислений со скоростью и экономичностью, недоступной для существующей полупроводниковой электроники. Многие из этих идей опираются в своей работе на знаменитый эксперимент Юнга, демонстрирующий волновую природу света.

В его рамках луч света пропускается через ширму с двумя параллельными щелями, в результате чего волны одной частоты начинают взаимно усиливать или гасить друг друга, рисуя на экране картину из темных и светлых полос. Это позволяет «складывать» и «вычитать» волны и проводить логические операции, однако для этого нужно очень строго контролировать размеры щелей и поддерживать сверхвысокую точность их изготовления.
Российские ученые предположили, что эти ограничения можно существенным образом обойти, если использовать для проведения расчетов не видимый свет, а микроволновое излучение, обладающее длиной волны в несколько миллиметров или сантиметров. Это позволило сделать компоненты установки более крупными и дало ученым возможность научиться управлять поведением микроволн путем внесения фазовых задержек с помощью диэлектрических пластин или меняя поляризацию волн.
По словам физиков, поведение волн в данной системе описывается теми же математическими формулами, что и работа кубитов - простейших вычислительных блоков, используемых в работе квантовых вычислительных систем. В перспективе это позволит создавать аналоговые логические цепочки и использовать их для решения сложных задач, где нужно смоделировать волновые и колебательные процессы, подытожили авторы исследования. 

Подготовил Роман БОНДАРЧУК, УзА