La luz del sol que brilla en el agua evoca los ricos fenómenos de la interacción de la luz líquida, que abarca escalas espaciales y temporales. Si bien la dinámica de los líquidos ha fascinado a los investigadores durante décadas, el auge de la computación neuromórfica ha generado importantes esfuerzos para desarrollar nuevos esquemas computacionales no convencionales basados ​​en redes neuronales recurrentes, cruciales para respaldar una amplia gama de aplicaciones tecnológicas modernas, como el reconocimiento de patrones y la conducción autónoma. . Dado que las neuronas biológicas también dependen de un entorno líquido, se puede lograr una convergencia al llevar la dinámica de fluidos no lineales a nanoescala a la computación neuromórfica.

Investigadores de la Universidad de California en San Diego propusieron recientemente un paradigma novedoso en el que los líquidos, que normalmente no interactúan fuertemente con la luz a microescala o nanoescala, admiten una respuesta no lineal significativa a los campos ópticos. Como se informó en Advanced Photonics , los investigadores predicen un efecto sustancial de interacción luz-líquido a través de un parche de oro a nanoescala propuesto que funciona como un calentador óptico y genera cambios de espesor en una película líquida que cubre la guía de ondas.

La película líquida funciona como una memoria óptica. Así es como funciona:la luz en la guía de ondas afecta la geometría de la superficie del líquido, mientras que los cambios en la forma de la superficie del líquido afectan las propiedades del modo óptico en la guía de ondas, lo que constituye un acoplamiento mutuo entre el modo óptico y la película líquida. . Es importante destacar que, a medida que cambia la geometría del líquido, las propiedades del modo óptico experimentan una respuesta no lineal; después de que se detiene el pulso óptico, la magnitud de la deformación de la película líquida indica la potencia del pulso óptico anterior.

Sorprendentemente, a diferencia de los enfoques computacionales tradicionales, la respuesta no lineal y la memoria residen en la misma región espacial, lo que sugiere la realización de una arquitectura compacta (más allá de von-Neumann) donde la memoria y la unidad computacional ocupan el mismo espacio. Los investigadores demuestran que la combinación de memoria y no linealidad permite la posibilidad de "computación de depósito" capaz de realizar tareas digitales y analógicas, como puertas lógicas no lineales y reconocimiento de imágenes escritas a mano.

Su modelo también explota otra característica líquida importante:la no localidad. Esto les permite predecir la mejora de la computación que simplemente no es posible en plataformas de materiales de estado sólido con una escala espacial no local limitada. A pesar de la no localidad, el modelo no alcanza los niveles de los modernos sistemas informáticos de yacimientos basados ​​en la óptica de estado sólido, sin embargo, el trabajo presenta una hoja de ruta clara para futuros trabajos experimentales con el objetivo de validar los efectos predichos y explorar los intrincados mecanismos de acoplamiento de varios procesos físicos. en un entorno líquido para computación.

Utilizando simulaciones multifísicas para investigar el acoplamiento entre la luz, la dinámica de fluidos, el transporte de calor y los efectos de la tensión superficial, los investigadores predicen una familia de nuevos efectos ópticos no lineales y no locales. Van un paso más allá al indicar cómo se pueden usar para realizar plataformas computacionales versátiles y no convencionales. Aprovechando una plataforma fotónica de silicio madura, sugieren mejoras en las plataformas de computación asistidas por líquido de última generación en alrededor de cinco órdenes de magnitud en el espacio y al menos dos órdenes de magnitud en la velocidad. + Explora más

No linealidades ópticas intrínsecas y dinámica de portadores de InSe