Физиците са измислили колко бързо може да се предаде информация в нанофотонните микропроцесори,
Повърхностните плазмонни поляритони са колективни колебания на електрони на повърхността на метал заедно с околното електромагнитно поле. Опростено, повърхностният плазмон може да бъде описан като "сплетен" квант светлина и това прави плазмоничните устройства обещаващи: размерът им не надвишава значително размера на наноелектронните компоненти, но те могат да предават много повече информация, отколкото чрез електрически проводници. Дори частичното заместване на метални съединения върху чип с плазмонични (нанофотонни) значително ще увеличи производителността на микропроцесорите.
Затихването на сигнала е проблем - повърхностните плазмони могат да се разпространяват само по активни вълноводи, които не само насочват сигнала от източника към приемника, но и го подават поради енергията на електрическия ток, преминаващ през устройството. Добавянето на енергия отвън компенсира загубите и сигналът се разпространява толкова свободно по такъв вълновод, колкото стрелките на кварцов часовник вървят, докато батерията свърши.
Съществува основен проблем с усилването на сигнала и компенсацията на загубите. Всеки усилвател не само увеличава амплитудата на всичко, което отива към неговия вход, но и добавя самия шум. Такава намеса във физиката се нарича шум. Законите на термодинамиката показват, че шум от едно или друго естество неизбежно ще възникне във всяка система: фундаментално е невъзможно да се направи устройство, в което няма шум. По правило изкривяванията на оригиналния сигнал се определят точно от шума, който основно ограничава скоростта на предаване на информация по различни комуникационни канали или причинява грешки по време на нейното приемане. И за да се увеличи скоростта на обмен на данни, е необходимо да се подобри съотношението сигнал/шум. Значението на това съотношение лесно ще бъде разбрано от всеки, който се е опитал да комуникира на оживена улица или да настрои радиоприемник далеч от града.
В нова статия, представена от Дмитрий Федянин и Андрей Вишнев на страниците на списанието Physical Review Applied, говорим за специален вид шум, а именно фотонния шум, който възниква, когато плазмонните сигнали се усилват в полупроводникови устройства. Основният му източник е така наречената спонтанна емисия. Допълнителна енергия постъпва в сигнала по време на преходи на електрони от състояния с по-висока енергия в състояния с по-ниска енергия: разликата в енергията на тези състояния се излъчва под формата на квантове на светлината и такова излъчване може да бъде както стимулирано, така и спонтанно. Стимулираното лъчение усилва сигнала, докато спонтанното лъчение произвежда шум, освен това под формата на лъчение с различни квантови енергии, т.е. в широк спектър. Шумът се проявява като случайни колебания в интензивността на лъчението в резултат на удари - суперпозиция на отделни честотни компоненти на сигнала и спонтанно излъчване. В този случай, колкото по-голям е коефициентът на усилване, толкова по-силен е шумът, толкова по-широки са спектрите на стимулирано и спонтанно излъчване и по-малко законни са подходите на квантовата оптика, разработени за описване на отделни атоми. Голямото усилване при наномащаб в активните плазмонни вълноводи принуди изследователите да решат проблема практически от нулата.