NTT Research Pecahkan Paradigma “One Device, One Function” dengan Chip Fotonik Nonlinear Terprogram Pertama di Dunia

9 Oktober 2025 — NTT Research, Inc., divisi riset dari NTT, bersama Cornell University dan Stanford University, berhasil menciptakan chip fotonik nonlinear terprogram pertama di dunia yang mampu beralih antara berbagai fungsi optik nonlinear hanya dengan satu perangkat.
Terobosan ini mematahkan paradigma lama “one device, one function” dalam teknologi fotonik dan membuka jalan baru untuk aplikasi di komputasi optik dan kuantum, telekomunikasi, serta sumber cahaya yang dapat diatur secara dinamis.

💡 Revolusi Baru dalam Dunia Fotonik

Riset ini dipimpin oleh Ryotatsu Yanagimoto dari NTT Research PHI Lab di bawah bimbingan Prof. Peter L. McMahon dari Cornell University.
Makalah berjudul “Programmable On-Chip Nonlinear Photonics” telah diterbitkan secara daring oleh jurnal Nature pada 8 Oktober 2025, dan akan terbit versi cetaknya pada 13 November 2025.

“Selama ini, perangkat optik nonlinear memiliki fungsi yang bersifat permanen setelah diproduksi. Kini, kami dapat memprogram ulang fungsi perangkat hanya dengan mengubah pola cahaya,” ujar Yanagimoto.
“Ini membuka pintu untuk sirkuit optik berskala besar, konversi frekuensi kuantum yang dapat dikonfigurasi ulang, hingga sumber cahaya kuantum dan klasik yang sepenuhnya dapat diatur.”

⚙️ Bagaimana Teknologi Ini Bekerja

Biasanya, setiap perangkat fotonik dibuat untuk satu fungsi spesifik—misalnya, penggandaan frekuensi atau pembentuk pulsa cahaya—dan tidak bisa diubah setelah fabrikasi.
Namun, chip baru dari tim NTT ini menggunakan inti silikon nitrida (Si₃N₄) yang nonlinearity-nya dapat dimodifikasi secara dinamis dengan pola cahaya terstruktur.

Ketika pola cahaya pemrograman diarahkan ke chip, ia membentuk pola optik tertentu yang menentukan fungsi perangkat.
Artinya, cukup dengan mengganti pola cahaya, chip yang sama bisa melakukan fungsi berbeda, seperti:

• Pembentukan pulsa arbitrer (arbitrary pulse shaping)
• Generasi harmonik kedua (SHG) yang dapat disetel luas
• Pembuatan cahaya terstruktur secara holografik
• Desain fungsi optik nonlinear secara real-time

Keunggulan lainnya, pendekatan ini tahan terhadap kesalahan fabrikasi dan pergeseran lingkungan (environmental drifts) yang biasanya mengganggu performa optik.

🧠 Implikasi Besar untuk Industri Fotonik

Menurut IDTechEx, pasar photonic integrated circuit (PIC) diperkirakan mencapai US$50 miliar pada 2035, mencakup aplikasi dari datakom, 5G/6G, sensor, LiDAR, hingga komputasi kuantum.

Chip fotonik terprogram ini bisa mengubah cara industri merancang dan memproduksi perangkat optik dengan manfaat berikut:

• 💰 Penghematan Biaya: satu chip bisa menggantikan banyak perangkat spesifik.
• 🏭 Peningkatan Yield Produksi: fungsi dapat dikalibrasi ulang pasca-fabrikasi.
• ⚡ Efisiensi Ruang dan Daya: lebih sedikit komponen berarti sistem optik yang lebih ringkas dan hemat energi.

Potensi penerapannya meliputi:

• Komputasi kuantum: konverter frekuensi kuantum dan sumber cahaya yang dapat dikonfigurasi.
• Telekomunikasi: generator gelombang optik dan sumber cahaya tunable untuk jaringan 5G dan 6G.
• Manufaktur dan pencitraan lanjutan: sumber cahaya terstruktur yang dapat disesuaikan secara presisi.
• Instrumen ilmiah: sistem optik yang bisa dikonfigurasi ulang secara real-time untuk eksperimen laboratorium.

🔭 Langkah Selanjutnya

Tim NTT Research PHI Lab menyebutkan tiga arah pengembangan lanjutan:

1. Integrasi nonlinearitas terprogram ke perangkat fotonik eksisting untuk menciptakan fungsi gabungan baru.
2. Eksplorasi material baru untuk memperluas jangkauan nonlinearitas terinduksi medan listrik.
3. Eksperimen fotonik kuantum terprogram, yang akan menjadi tonggak berikutnya setelah keberhasilan ini pada ranah klasik.

🧩 Tentang NTT Research PHI Lab

PHI Lab berfokus pada penelitian di bidang fisika kuantum dan neurosains komputasional, menggabungkan teori fundamental dengan pengembangan perangkat keras dan perangkat lunak.
Pencapaian ini membuktikan bahwa fotonik nonlinear kini bisa menjadi platform komputasi yang jauh lebih fleksibel, skalabel, dan dapat diprogram dari sebelumnya.

Sumber: NTT Research, Nature