En ny design av optiska chips gör att ljuset kan uppleva flera dimensioner, som skulle kunna stödja mångsidiga plattformar för avancerad kommunikation och ultrasnabb artificiell intelligens.

Detta vetenskapliga genombrott leddes gemensamt av The Australian National University (ANU) och University of Rostock i Tyskland, med andra medarbetare i Tyskland, University of Central Florida i USA och UNSW Canberra.

"Ljus kan utvecklas i upp till sju dimensioner på våra specialdesignade kretsar, vilket är häpnadsväckande när du inser att utrymmet runt oss är tredimensionellt, sa professor Andrey Sukhorukov, som ledde utvecklingen av nya teoretiska koncept med ett team av forskare vid Nolinear Physics Center vid ANU Research School of Physics.

Professor Alexander Szameit från universitetet i Rostock ledde det experimentella arbetet, inklusive banbrytande tillverkning av optiska kretsar.

"Att använda högre dimensioner på optiska chips kan stödja en mängd olika framtida teknologier som involverar maskininlärning och att utföra komplexa uppgifter autonomt, " sa professor Szameit.

Dr Kai Wang, som arbetade med de viktigaste aspekterna av projektet vid ANU, att möjliggöra för ljus att färdas bortom vår tredimensionella rymd är ett stort genombrott, och skulle drastiskt förbättra kapaciteten hos dagens optiska chips.

"Högdimensionella nätverksstrukturer kan hittas i mänskliga hjärnor - om optiska kretsar kan efterlikna detta, deras beräkningsförmåga kommer också att öka dramatiskt, " sa Dr Wang.

"Detta tar oss in i science fiction-området, vilket jag tycker är riktigt spännande. Himlen är gränsen när det gäller potentiella framtida tillämpningar som kan bygga på vår upptäckt."

Lukas Maczewsky, en Ph.D. forskare som utförde experimenten vid universitetet i Rostock, sade att lagets innovation kan användas för att utveckla optiska omkopplare och sensorer som kan reagera mycket skarpt på att överföra eller blockera ljus.

"Vårt arbete är ett viktigt steg mot att skapa en ultrakompakt och energieffektiv plattform för optiska nätverk, " sa Mr Maczewsky.

"Ljus kan färdas inuti kretsarna på ett optiskt chip men, i stor skala, kretsar görs mest effektivt inom ett plan – precis som vägar utan överfarter. Utan att behöva bygga övergångar på plana kretsar, vi utnyttjar ljusets korshörningar mellan närliggande vägar bättre för att konstruera ljusets beteende."