Автор: 
Российские учёные создали нейросеть, способную предсказывать эффективность материалов для фотонных технологий. Данная модель может оценивать уровень «топологической защиты» фотонных кристаллов с точностью более 90%, предоставляя новые возможности для развития и увеличения производительности вычислительных систем. Исследование опубликовано в журнале Nanophotonics.
По словам разработчиков, передача информации с помощью частиц света (фотонов) позволяет повысить дальность передачи сигнала, а сами устройства сделать более компактными. Реализовать потенциал таких фотонных технологий возможно с помощью современных методов управления оптическим излучением. Контролировать и направлять фотоны позволяют решётки из световодов – фотонные кристаллы. Но свет может рассеиваться на дефектах, которые часто возникают при изготовлении образцов. Это приводит к искажению сигналов и потере информации. Чтобы защитить кристалл от негативных эффектов, используют «топологические» системы с особой структурой.
От сильного рассеяния свет в фотонной системе способна защитить особая симметрия решётки. При этом информация передаётся вдоль выделенных границ с помощью так называемых краевых состояний света. На основе данных о том, как излучение проходит сквозь фотонные кристаллы, учёные обучили нейросеть анализировать структурные особенности образца и предсказывать его способность поддерживать краевые состояния. До сих пор для определения защищённости кристалла от рассеивания света требовались дополнительные эксперименты, измерения и математические расчёты. Новый подход позволяет делать заключение по однократному замеру базового параметра интенсивности сигнала на выходе из решётки.
Чтобы определить топологические свойства оптического элемента с помощью нейросети, экспериментаторам и инженерам достаточно измерить интенсивность сигнала в центральной области образца и загрузить эти данные в обученную модель. Данный метод значительно экономит время и упрощает вычисления. Такая оптимизация особенно актуальна сегодня, когда фотонные элементы интегрируются в классическую и квантовую электронику. А в будущем они могут служить компонентной базой фотонных компьютеров.
