Ultrarychlý fotonický čip přesměrovává světlo během 74 femtosekund a posouvá hranice optických technologií

SpektrumX Přehled je pravidelná zpravodajská sekce, která vychází každý den v 8 hodin ráno. Nabízí výběr nejzajímavějších událostí z domova i ze světa, a to nejen z posledních dnů, ale i z uplynulých týdnů a měsíců. Každé vydání je obohaceno o nejnovější dostupné informace, aby čtenář získal co nejúplnější a nejaktuálnější obraz.

Cílem této sekce je upozornit na témata, která mohla být přehlédnuta, dostala minimální mediální pozornost nebo zanikla v záplavě stále se opakujících zpráv o politice a válečných konfliktech. Přehled přináší unikátní informace, zajímavosti a souvislosti, které jinde často nenajdete. Každý text staví na ověřených faktech a širším kontextu, aby si čtenář odnesl nejen informaci, ale i hlubší porozumění a možná objevil něco, o čem dosud vůbec nevěděl.

Živě z vesmíru

Živý přenos z Mezinárodní vesmírné stanice nabízí pohled na Zemi z oběžné dráhy a záběry z práce astronautů mimo stanici. Kamera zachycuje detaily konstrukce ISS, pohyb astronautů během výstupu do volného prostoru a proměny planety pod nimi. Divák sleduje autentické záběry z prostředí, kde panuje ticho, vakuum a neustálý pohyb po oběžné dráze. Přenos ukazuje technickou přesnost práce astronautů i jedinečnou perspektivu na Zemi z výšky přibližně čtyři sta kilometrů. Záběry pocházejí z oficiálních zdrojů NASA a slouží k popularizaci kosmonautiky, vzdělávání a přiblížení skutečné práce na palubě ISS

Živý přenos: Los Angeles z Venice Beach

Nepřetržitý živý přenos z Venice Beach v Los Angeles zachycuje aktuální dění na pobřeží, pohyb návštěvníků a atmosféru ikonické promenády. Kamera je umístěna u Venice V Hotelu a nabízí stabilní výhled na pláž i okolní ruch v reálném čase. Záběr zároveň ukazuje proměny světla a počasí během dne, díky čemuž působí jako vizuální okno přímo na kalifornské pobřeží. Díky stabilnímu umístění kamery je možné sledovat i jemné detaily každodenního života na pláži, které dotvářejí autentickou atmosféru místa.

Stream umístěný v severní části Dánska

Sledujete nepřetržitý živý přenos z lesa, kde kamery tiše pozorují divokou přírodu v jejím přirozeném prostředí. Záběry zachycují proměny dne a noci, počasí, zvuky lesa i nenápadné pohyby zvířat, která byste jinak nikdy neviděli tak zblízka a v takové přirozenosti. Tento stream nabízí klidnou, autentickou podívanou, která spojuje relaxaci, pozorování přírody a možnost na chvíli zpomalit od každodenního shonu.

 Živě z New Yorku: Times Square a panorama

Živý přenos nabízí nepřetržitý pohled na New York, město, které nikdy nespí. Kamera střídá Times Square, panorama World Trade Center, Midtown Manhattan, Central Park i vzdálený výhled na Sochu Svobody. Stream zachycuje atmosféru města v reálném čase – ruch ulic, dopravu na mostech a dálnicích, proměny světel i počasí během dne i noci. Je to přímý kontakt s energií New Yorku, který můžete sledovat kdykoli.

Živě z celého světa: metropole, příroda a ikonická místa planety

Tento živý přenos nabízí nepřetržitý pohled na svět prostřednictvím kamer umístěných v nejznámějších městech a přírodních lokalitách. Stream střídá rušné metropole, klidné pobřeží, horské oblasti i ikonické památky. Záběry doprovází jemná chill hudba, která vytváří příjemnou atmosféru pro sledování počasí, denních změn i nočního života různých částí planety.

Mezi nejdůležitější lokace patří:

  • New York City – panorama mrakodrapů, městský ruch, proměny světel.

  • Paříž – výhledy na historické centrum a atmosféru evropské metropole.

  • Tokio – dynamické ulice, neonové čtvrti a typický městský pohyb.

  • Londýn – ikonické mosty, řeka Temže a městské dominanty.

  • Dubaj – moderní skyline, přístav a futuristická architektura.

  • Pobřeží Středozemního moře – pláže, přístavy a klidné přírodní scenérie.

  • Horské oblasti Evropy a Ameriky – timelapse záběry počasí, mraků a krajiny.

Stream tak spojuje cestování, relaxační hudbu a živé pohledy na svět, které se mění v reálném čase. Je to ideální okno do různých koutů planety, dostupné kdykoli.

Ultrarychlý fotonický čip přesměrovává světlo během 74 femtosekund a posouvá hranice optických technologií


Světlo dokáže přenášet obrovské množství informací a nový fotonický čip z Caltechu ukazuje, že ho lze řídit rychleji než kdykoli předtím. Vědcům se podařilo přesměrovat světelný paprsek za pouhých 74 femtosekund, což je čas, během kterého světlo urazí šířku lidského vlasu. Tato rychlost je zásadní pro budoucí technologie. Běžné systémy modulace světla jsou omezené tím, že musí nejprve excitovat elektrony a čekat, až se vrátí do nižších energetických stavů, což trvá nanosekundy až pikosekundy. Nový čip tento problém obchází tím, že světlo řídí světlem, tedy bez elektroniky, díky jevu zvanému optický Kerrův efekt, který krátce změní index lomu materiálu a tím i směr paprsku. Aby byl tento efekt dostatečně silný, vědci použili metasurface z amorfního křemíku, což je ultratenká struktura s nanometrovými pilíři, které světlo na okamžik zachytí a zesílí jeho účinek. Tato kombinace umožnila odklonit paprsek až o 13 stupňů a ukázala, že rychlost modulace je omezena pouze délkou laserového pulzu, nikoli materiálem. Úvodní část výzkumu tak potvrzuje, že fotonické systémy mohou pracovat rychlostmi, které byly ještě nedávno nedosažitelné.

Ultrarychlé fotonické technologie a jejich dopad na budoucí komunikaci i výpočetní systémy

Technologie je důležitá nejen z vědeckého hlediska, ale i z pohledu praktických aplikací, které mohou ovlivnit každodenní život. Ultrarychlé řízení světla je klíčové pro optické komunikace, tedy přenos dat pomocí světla, který už dnes tvoří páteř internetu díky optickým kabelům. Pokud dokážeme světlo modulovat tisíckrát rychleji než současné technologie, může to znamenat výrazně rychlejší internetové připojení, stabilnější datové linky a nižší latenci, což ocení jak běžní uživatelé, tak datová centra. Stejně důležité je to pro výpočetní systémy, protože fotonické čipy mohou nahradit část elektroniky, která se zahřívá a zpomaluje. Fotonické procesory by mohly zpracovávat informace rychlostí světla, což je zásadní pro umělou inteligenci, kvantové simulace nebo vědecké výpočty. Výzkum také ukazuje, že tato metoda nevyžaduje dlouhodobé excitace elektronů, takže efekt nastává i mizí stejně rychle jako samotný pulz, což je ideální pro systémy, které potřebují extrémní časovou přesnost. Celý koncept tak představuje nový způsob, jak řídit světlo bez elektroniky a s výkonem, který může zásadně změnit technologický vývoj.

Mohlo by Vás zajímat: Nejtenčí polovodičové trubice na světě. Nový materiál může nahradit křemík

Autoři studie zdůrazňují, že tato technologie může konkurovat konceptům, jako jsou časové krystaly nebo syntetické časově proměnné optické materiály, které se snaží posunout hranice fotoniky. Výzkum vznikl ve spolupráci mezi Caltechem, UC Berkeley a Tel Aviv University, přičemž projekt podpořily významné vědecké instituce, což ukazuje jeho mezinárodní význam. Nový čip je navržen tak, aby byl re-konfigurovatelný, tedy aby bylo možné měnit způsob, jakým světlo odklání, podle potřeby konkrétní aplikace. To znamená, že může najít využití nejen v komunikacích, ale i v senzorech, kamerách, medicínských zobrazovacích systémech nebo autonomních vozidlech, kde je rychlé a přesné řízení světla zásadní. Technologie je navíc stále na začátku a vědci očekávají, že rychlost modulace lze ještě zvýšit, protože současný limit je dán pouze laserovým pulzem. Nový fotonický čip představuje významný milník v oblasti řízení světla a otevírá cestu k ultrarychlým technologiím, které mohou zásadně ovlivnit budoucnost komunikace i výpočetní techniky.

Zdroj: Caltech / Ilustrace: Unsplash

Další zajímavé články webu:

Metamateriál z křemíku umožňující přesné vedení mechanických vibrací

Ultratenký oxid titaničitý posouvá vývoj úsporných čipů

Kvantové počítače vysvětlené jednoduše: Principy, limity a skutečný stav vývoje