Дослідники з американського Національного Інституту Стандартів і Технологій (National Institute of Standards and Technology, NIST) створили п’єзо-оптомеханічний пристрій, який здатний виконувати перетворення оптичних, акустичних і радіосигналів в будь-якій комбінації і в будь-якому напрямку. Цей пристрій може стати основою систем, за допомогою яких буде здійснюватися передача і зберігання інформації в комп'ютерах наступних поколінь, включаючи фотонні і квантові комп'ютери.
Напевно всім вже відоме поняття закону Гордона Мура, який визначає те, що кількість транзисторів і обчислювальна потужність мікропроцесорів подвоюється кожні два роки. Але останнім часом розміри транзисторів, за рахунок чого досягається підвищення їх числа і збільшення продуктивності процесорів, наблизилося до меж, що визначаються деякими фізичними законами. Тому дослідники знаходяться в пошуках альтернативних методів передачі та обробки інформації, і одним з таких методів є використання світла і акустичних коливань. Але говорити про практичне використання нетрадиційних середовищ в якості носіїв інформації можна буде лише після того,
як будуть створені пристрої, що виконують ефективне перетворення сигналів одного типу в інший.
Саме таким пристроєм-перетворювачем і є створений вченими NIST п’єзо-оптомеханічний пристрій. Його основою є "оптомеханічна западина", роль якої виконує нанорозмірна "стояча" хвиля променя світла. У районі цього променя створено кілька отворів, які виступають в ролі дзеркальних пасток для фотонів. Фотони світла певної частоти відбиваються тисячі разів від цих дзеркал, перш ніж їм вдається покинути межі променя, а відстань між дзеркалами обмежує частоту механічних коливань, створюваних відбиваючими фотонами, мільярдами циклів в секунду (гігагерцами). Фотони і кванти механічних коливань, фонони, постійно обмінюються енергією, що дозволяє нарощувати кількість фотонів, спійманих в пастку, а збільшення кількості фотонів приводить до збільшення амплітуди механічних коливань. Сили цієї обопільної взаємодії або зчеплення є найсильнішими серед усіх створених раніше оптомеханічних систем.
Одним з головних моментів пристрою, як повідомляє ecnmag.com, є акустичні хвилеводи, приєднані до оптичної пастці,
які направляють фонони акустичних коливань по заданому шляху. Направляючи створені зовні фонони в район оптичної западини, можна управляти параметрами руху нанорозмірного променя світла. А накачуючи оптичну пастку фотонами з певними характеристиками, можна перетворити пристрій в генератор фононів.
Крім цього, до складу пристрою включені елементи з п'єзоелектричного матеріалу, який під впливом змінного електричного поля може створювати механічні коливання дуже високої частоти. А спеціальний елемент-перетворювач (interdigitated transducer, IDT) дозволяє збільшити ефективність п'єзоелектричного ефекту. За допомогою цих елементів реалізований взаємозв'язок між радіохвилями та акустичними коливаннями, які можна використовувати в якості самостійних носіїв інформації або для керування потоком випромінюваного пристроєм світла.
Створений вченими пристрій дозволяє реалізувати навіть самі екзотичні варіанти перетворення типів сигналів. Наприклад, за його допомогою можна отримати кванти механічних коливань, параметри яких залежать від параметрів всього двох взаємодіючих в западині фотонів світла. "Майбутні системи обробки інформації повинні включати в себе різні типи носіїв інформації, які оптимально підходять для вирішення тієї чи іншої конкретної задачі" - розповідає Картік Срінівесан, вчений з Науково-дослідного центру нанотехнологій (NIST Center for Nanoscale Science and Technology) , - "Наша розробка якраз і є платформою, яка дає змогу передавати інформації від носіїв одного типу до носіїв інших типів".
