Gần đây, Viện Quang học và Cơ học Chính xác Tây An (thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc) đã có những tiến bộ trong lĩnh vực nhíp quang học thông minh. Phát hiện của họ đã được công bố trên PhotoniX.
Nhíp quang học ba chiều là công cụ để xây dựng các cấu trúc vật liệu mới, nghiên cứu tương tác tế bào và thúc đẩy tính toán lượng tử. Công nghệ này sử dụng điều chế trường quang để tạo ra nhiều bẫy quang, cho phép chụp và thao tác đồng thời một số hạt. Những hạt này sau đó có thể được sắp xếp thành các mẫu cụ thể. Tuy nhiên, trong các ứng dụng thực tế, thao tác song song thường dẫn đến va chạm giữa các hạt – đặc biệt là trong các cụm hạt có mật độ cao. Điều này có thể gây ra sự kết tụ hoặc mất mát các hạt, dẫn đến các khiếm khuyết về cấu trúc. Để tránh những vấn đề này, các hạt thường cần phải được di chuyển tuần tự đến các vị trí mục tiêu, hạn chế hiệu quả lắp ráp.
Lấy cảm hứng từ việc điều khiển bầy máy bay không người lái và sự hình thành robot dưới nước, nhóm nghiên cứu đã giới thiệu khái niệm nhíp quang học ba chiều trường thế năng nhân tạo. Cách tiếp cận này giải quyết các vấn đề va chạm giữa các hạt trong thao tác vi mô quang học động của các cụm hạt, đạt được khả năng kiểm soát đường đi và lắp ráp cấu trúc tối ưu song song hoàn toàn. Sử dụng thuật toán trí tuệ nhân tạo, họ đã thêm các trường lực đẩy ảo vào các hạt bên trong bẫy quang học (trong đó lực đẩy tỷ lệ nghịch với khoảng cách giữa các hạt), cho phép các hạt tránh va chạm bằng cách tạo ra những dịch chuyển nhỏ. Các nghiên cứu cho thấy công nghệ này cho phép lắp ráp các mảng hạt không có khuyết tật thông qua thao tác song song hoàn toàn, tối đa hóa hiệu quả lắp ráp. Ngoài ra, các giải pháp đường dẫn tối ưu bắt nguồn từ thuật toán Hungary cho phép chuyển đổi liền mạch giữa các mẫu khác nhau.
Những phát hiện này có ý nghĩa quan trọng trong việc cải tiến nhíp quang học trong điện toán lượng tử đa bit, màn hình cỡ micro/nano và khoa học đời sống, đồng thời chúng cung cấp những hiểu biết sâu sắc về sự phát triển của các phương pháp lắp ráp vật liệu vi mô khác.