Дослідники з Сінгапурського університету технології та дизайну розробили нову обчислювальну модель, яка точно пророкує властивості фотонних матеріалів. Завдяки цій технології стануть можливі футуристичні голографічні дисплеї, поліпшені лідари (що буде вкрай корисно для систем автопілотування) і повністю оптичні нейромережі.
Натхненні «Життям» Конвея дослідники застосували клітинні автомати для моделювання матеріалів з фазовими переходами
Фотоніка вражає нас з 1960-х років, особливо в частині телекомунікацій: волоконно-оптичні кабелі дозволяють передавати дані на великі відстані з високою швидкістю і пропускною здатністю. Як
правило, матеріали для пристроїв фотоніки мають фіксовані властивості. Однак матеріали зі здатністю до фазових переходів можна запрограмувати на різні оптичні властивості, наприклад, на відображення або поглинання.
Виходить, що необхідно мати більше двох оптичних станів. Однак легше сказати, ніж зробити: оптимізація умов «програмування» таких матеріалів вкрай трудомістке завдання.
Надихнувшись ідеями покійного математика Джона Конвея, який у 1970-х роках придумав гру «Життя», команда спробувала вивчити, як клітинні автомати могли б допомогти в розробці матеріалів з кількома оптичними фазами. Клітинний автомат - це модель декількох взаємодіючих клітин. Коли клітин дуже багато, виникають цікаві закономірності.
Такий принцип вчені використовували для моделювання Ge2Sb2Te5 за певних умов. Модель досить точно передбачила, які лазерні імпульси необхідні для часткового перемикання матеріалу в той чи інший оптичний стан.
Вчені натхненні результатом і планують зосередитися на прозорих матеріалах - саме вони були б вкрай перспективні для створення голографічних дисплеїв.
Результати опубліковані в журналі npj Computational Materials.