- มหาวิทยาลัย Stanford พัฒนาชิปขนาดเล็กที่สามารถแยกเลเซอร์ผสมออกเป็นลำแสงอิสระ
- ชิปนี้สามารถส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสาร การคำนวณ และการตรวจจับใหม่
- ชิปสามารถเรียนรู้ส่วนประกอบอิสระของสนามแสงที่ไม่รู้จัก ซึ่งเรียกว่าโหมดสอดคล้อง
- ขณะนี้กำลังร่วมมือกับ NASA เพื่อตรวจสอบว่าเทคโนโลยีนี้สามารถตรวจจับแสงจากกาแล็กซีที่ห่างไกลได้หรือไม่
วิศวกรจากมหาวิทยาลัย Stanford และทีมงานได้พัฒนาชิปขนาดเท่าหัวแม่มือที่สามารถแยกเลเซอร์ผสมออกเป็นลำแสงอิสระ โดยการวิจัยที่เกี่ยวข้องได้เผยแพร่เมื่อวันที่ 30 ตุลาคมในวารสาร Nature Photonics มหาวิทยาลัย Stanford ระบุว่านี่เป็นครั้งแรกที่นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์นี้สามารถจัดการกับแสงที่มีความสอดคล้องบางส่วนได้ ซึ่งหมายถึงคลื่นแสงที่มีการจัดเรียงกันในช่วงเวลาสั้นๆ ดร. Annie Kroo นักศึกษาปริญญาเอกด้านวิศวกรรมไฟฟ้าของ Stanford ชี้ให้เห็นว่า ลำแสงเลเซอร์เป็นแสงที่มีความสอดคล้อง ขณะที่แสงจากหลอดไฟเป็นแสงที่ไม่มีความสอดคล้อง ซึ่งฟอตอนจะไม่ซิงค์กัน
ผู้เขียนร่วม ดร. Charles Roques-Carmes ผู้ช่วยศาสตราจารย์จากสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีออสเตรีย (ISTA) กล่าวว่าคุณสมบัติที่แท้จริงของแสงคือความสอดคล้องบางส่วน เขากล่าวว่านักวิจัยหวังที่จะแยกแสงผสมนี้ออกเป็นส่วนอิสระ ซึ่งอาจช่วยส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสาร การคำนวณ และการตรวจจับใหม่
แนวคิดพื้นฐานและเทคโนโลยีของชิป
ดร. Kroo กล่าวว่าคอนเซปต์พื้นฐานนี้สามารถย้อนกลับไปได้ถึงทศวรรษ 1980 แต่ไม่เคยได้รับการทดสอบในห้องปฏิบัติการ ทีมงานได้ส่งลำแสงเลเซอร์อินฟราเรดสองลำไปยังชิปฟอตอน ซึ่งอุปกรณ์นี้สามารถนำทางแสงเพื่อการประมวลผลข้อมูลได้ คล้ายกับที่ชิปในโน้ตบุ๊กนำทางอิเล็กตรอน มหาวิทยาลัย Stanford ระบุว่าลำแสงที่รวมกันนั้นมีความสอดคล้องบางส่วน และอัลกอริธึมของชิปจะแยกมันออกเป็นผลลัพธ์อิสระ ในเอกสารได้วัดกระบวนการนี้จากความชัดเจนของลายเส้นที่หายไป ในการทดสอบวงจรที่แตกต่างกันอีกครั้ง การเพิ่มลำแสงเลเซอร์ที่สามก็ประสบผลสำเร็จเช่นกัน ดร. Paul-Alexis Mor นักวิจัยจาก ISTA กล่าวว่า ผลลัพธ์ที่ได้แสดงให้เห็นว่า "ไม่มีความสัมพันธ์เลย"
ศาสตราจารย์ Shanhui Fan จาก Stanford กล่าวว่าชิปสามารถเรียนรู้ส่วนประกอบอิสระของสนามแสงที่ไม่รู้จัก ซึ่งเรียกว่าโหมดสอดคล้อง และจะส่งแต่ละโหมดไปยังผลลัพธ์ของตนเอง
ศักยภาพการใช้งานของชิป
มหาวิทยาลัย Stanford ระบุว่าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ชิปฟอตอนมีขนาดเล็กลงและมีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่การควบคุมการทำงานภายในของแสงยังคงเป็นเรื่องที่ท้าทาย ตามที่ Stanford กล่าว กล้องจะบีบอัดแสงให้เป็นภาพสองมิติ ทำให้แหล่งแสงที่ซ้อนทับกันมักจะเบลอไปด้วยกัน เมื่อมองผ่านกล้องจุลทรรศน์ สองอนุภาคฟลูออเรสเซนต์ที่ซ้อนทับกันอาจดูเหมือนเป็นหนึ่งเดียว ดร. Kroo ชี้ให้เห็นว่าชิปนี้ในทางทฤษฎีสามารถแยกพวกมันออกได้ เนื่องจากแสงเองมีสัญญาณจากแหล่งแสงที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าการทดสอบที่กล่าวถึงในเอกสารนี้ใช้เลเซอร์อินฟราเรด ไม่ใช่แสงดาวหรือกลุ่มตัวอย่างจากกล้องจุลทรรศน์ และการใช้งานด้านการสร้างภาพถือเป็นการใช้งานที่มีศักยภาพ
ตามเอกสาร ชิปจะปรับแต่งโดยวงจรฟีดแบ็กที่ทำงานด้วยการควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ภายนอก เอกสารได้อธิบายถึงชิปที่มีเก้าขาเข้าซึ่งสามารถแยกส่วนประกอบแสงที่แข็งแกร่งที่สุดจากเลเซอร์สองลำได้ ผู้เขียนรายงานว่า การรบกวนข้าม ซึ่งหมายถึงระดับการรั่วไหลของแสงระหว่างผลลัพธ์ ต่ำถึง -13 เดซิเบล เอกสารระบุว่า ชิปสามารถฟื้นฟูลำแสงเลเซอร์เดิมได้ก็ต่อเมื่อโหมดของลำแสงเลเซอร์ทั้งสองมีความเป็นออร์โธโกนัลในเชิงพื้นที่ หรือในทางคณิตศาสตร์เป็นอิสระจากกัน ดร. Kroo, David Miller และ Olav Solgaard จาก Stanford ขณะนี้กำลังร่วมมือกับ NASA เพื่อทดสอบว่าเทคโนโลยีนี้สามารถตรวจจับแสงจากกาแล็กซีที่ห่างไกลได้หรือไม่
Stanford ระบุว่า แสงที่ดูเหมือนจุดแสงในกล้องโทรทรรศน์อาจประกอบด้วยลำแสงอิสระจากดาวฤกษ์และดาวเคราะห์นอกระบบ
นวัตกรรมและแนวโน้มการใช้งานของเทคโนโลยีชิปขนาดเล็ก
การพัฒนาชิปขนาดเล็กนี้ถือเป็นการก้าวกระโดดที่สำคัญในเทคโนโลยีฟอตอน ซึ่งสามารถแยกเลเซอร์ผสมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งไม่เคยได้รับการทดลองในอดีต ด้วยความต้องการในการสื่อสารและการคำนวณที่เพิ่มขึ้น ศักยภาพการใช้งานของเทคโนโลยีนี้มีความกว้างขวาง โดยเฉพาะในการปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบการสร้างภาพและการตรวจจับ นอกจากนี้ ความร่วมมือกับ NASA ยังแสดงให้เห็นถึงศักยภาพการใช้งานในด้านดาราศาสตร์ ซึ่งอาจนำเสนอวิธีการใหม่ในการสำรวจแหล่งแสงอิสระในจักรวาล