Важным достижением для прогресса фотоники стало создание в Университете штата Пенсильвания первого полностью оптического фотонного переключателя. Это устройство изготовлено из нанопроводов сульфида кадмия. Сотрудники университета также продемонстрировали применение этих фотонных коммутаторов в действующем логическом затворе.

Более ранние исследования показали высокую эффективность нанопроводов из сульфида кадмия для манипулирования светом. Это качество критично для разработки фотонных схем нанометрового масштаба — существующие сейчас механизмы управления потоком света более громоздкие и потребляют больше энергии, чем их электронные аналоги.

В ходе экспериментов, описанных в журнале Nature Nanotechnology, из одного нанопровода пучком ионов галлия вырезалась средняя часть. Это давало два сегмента нанопровода одинакового диаметра (140 нм), соосно ориентированных и разделенных промежутком в 40 нм. В один из сегментов, охлажденных до 77 °К, аргоновым лазерным источником накачивалась энергия, что приводило к излучению лазерного света с торца. Луч проходил через зазор и попадал точно в торец другого сегмента нанопровода, поглощаясь по его длине.

«Направив свет во второй сегмент мы пропускали еще один лазерный импульс через эту структуру и прерывали транспортировку через нанопровод, — объясняет автор работы, адьюнкт-профессор Ритеш Агарвал (Ritesh Agarwal). — Это давало нам коммутатор».

Исследователи смогли измерить интенсивность света, выходящего из второго сегмента и показать, что такой выключатель способен эффективно представлять бинарные состояния в логических устройствах.

Созданный ими затвор состоял из двух нанопроводных выключателей, соединенных в Y-образную структуру. Демонстрация действующего NAND-затвора имеет особое значение, так как эти устройства являются функционально полными: соединяя их определенным образом можно обеспечить выполнение всех видов логических операций, необходимых для компьютерных вычислений общего назначения.