Фотонный век: что придет на смену электронике

Мы переходим в фотонный мир. Фотоника может стать более важной, чем электроника.

Фотоны, как и электроны, могут переносить и энергию, и информацию. У нас есть толстые провода для электронов, несущих большой заряд энергию, достаточный, чтобы ударить или убить человека, и у нас есть тончайшие, меньше волоса, проводки для электронов, несущих информацию (в электронике и микросхемах) – их энергию вы не можете почувствовать.

У нас есть фотоны солнечного света. За пределами защитного слоя атмосферы они могут убить человека. Внутри атмосферы Земли эти фотоны согревают нас, питают растения и опосредованно все живое на планете. У нас есть лазеры, которые стреляют фотонами с достаточной мощностью, чтобы прорезать сталь и убить нас. Но есть и слабые потоки фотонов, несущие информацию (оптические волокна и дисплеи) – их энергию мы никак не ощущаем.

Цифровой мир держится на электронах. Электроны лежат в основе всей сферы вычислительной техники и современных коммуникаций. Почти все биты – электронные. Мы используем пакеты электронов для создания бинарных кодов выключения/включения. Электроны близки нашему представлению о частицах, движущихся как частицы материи.

А фотоны, наоборот, волны, или волнообразные частицы. Свет и всё электромагнитное излучение, в том числе радио, распространяется как частицы-волны. На самом деле эти частицы не дискретны. Они непрерывны, подобно волнам. Они практически противоположны бинарности. В первом приближении фотонный мир кажется к аналоговому ближе, чем к электронному.

У нас есть интерфейсы для перехода между электроникой и фотоникой. Это то, как вы получаете на свой телефон фотографии из Instagram или смотрите Netflix по оптоволоконным кабелям. Электронные бинарные пакеты устремляются к экранам, излучающим фотоны. По мере того, как будут расширяться виртуальные миры, мы будем всё больше иметь дело с фотонами. Дополненная реальность, смешанная реальность или то, что я называю Зеркальным миром, – это область пространственной визуализации с полностью воссозданным объемом и мельчайшими деталями, которую будут имитировать фотоны реального мира. Чтобы визуализировать объемные пространственные сцены с необходимым разрешением и сделать максимально правдоподобный свет в мире, общем для множества участников, потребуются астрономические объемы вычислений.

Поскольку для получения конечных результатов нужны фотоны, может сложиться так, что мы будем делать все вычисления с помощью фотонов, а не переходить от них к электронам и обратно. Вместо электронных чипов у нас будут фотонные чипы. Представьте: движение фотонов используется для вычисления результатов, а затем результаты отображаются непосредственно в виде фотонов. Мы видим их на экранах наших умных очков, используя камеры, внутри которых обнаруживаем фотоны, генерируемые другим человеком в Зеркальном мире. И эти фотоны обрабатываются в фотонном чипе и преобразуются в новую сцену, отображаемую в виде фотонов на чужом экране. Даже без стопроцентно фотонного чипа Зеркальный мир требует огромного количества фотонов, визуализирующих виртуальную многослойность и ее правильное освещение. Зеркальный мир и даже метавселенная станут в первую очередь фотонным царством, в котором будут проноситься миллионы фотонов, сначала воспринимаемых, а потом воссоздаваемых. И наступит Фотонный век.

Источник