Луч света, проходя через кусок стекла, обычно просто слегка изгибается. Но если внутри стекла выгравировать лазером тончайшие узоры, свет можно заставить разложиться на отдельные пучки, как белый свет расходится в радугу после дождя. Именно такую задачу решили авторы: они создали миниатюрный преобразователь света размером с крупинку соли — всего треть миллиметра в длину.
Внутри стеклянной пластинки лазер нарисовал несколько слоёв микроскопических бороздок. Каждый слой действует как голограмма, которая по-своему поворачивает световую волну. Когда лазерный луч с круговой поляризацией проходит сквозь эти слои, он постепенно меняет форму. На выходе получается несколько отдельных пучков, каждый из которых уносит свою часть энергии. Так удалось разделить 28 перекрывающихся световых мод, которые без такого устройства выглядели бы как одно размытое пятно.
Эти стеклянные чипы умеют не только сортировать свет. Если направить через них пучок с определённой структурой, на выходе получится результат математической операции — например, умножения матриц. Свет, проходя через случайные узоры, сам выполняет вычисления, без всякой электроники. Такой подход напоминает аналоговые компьютеры прошлого, но работает со скоростью света.
Технология объединяет два мира: свободное распространение света и интегральные схемы, где всё упаковано в крошечный объём. В будущем такие преобразователи могут стать основой для компактных устройств оптической связи и фотонных вычислений.
Чтобы создать бороздки внутри стекла, лазер бьёт импульсами длительностью в квадриллионные доли секунды — за это время свет успевает пройти расстояние меньше толщины человеческого волоса.
В сериале «Пространство» корабли общаются через лазерные лучи, которые кодируют информацию в структуре света — похожие преобразователи могли бы разделять такие сигналы.