光子集成:麻省理工博士生的科技魔法之旅,口袋3D打印不是梦?

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光子集成技术:萨布丽娜·科塞蒂的科技魔法之旅

在麻省理工学院(MIT),一位名叫萨布丽娜·科塞蒂的博士候选人正在用她的研究,将科幻小说中的情节变为现实。她专注于光子器件的开发,这些设备能够以前所未有的方式操控光线,从而实现诸如口袋型3D打印机等突破性应用。科塞蒂的故事不仅仅是一个学术追求,更是一次对技术奇迹的探索。

Sabrina Corsetti

灵感与启蒙:从“哈利·波特”到物理学

科塞蒂的职业生涯并非一蹴而就。小时候,她深受“哈利·波特”系列和迪士尼频道“少年魔法师”的影响,坚信自己拥有魔法。在一次与父亲的对话中,她被告知真正的魔法师是物理学家。这句话深深地烙印在她的心中,最终促使她选择了物理和数学作为大学的双专业,并最终来到了麻省理工学院。

光子集成:用光代替电的革命

光子集成是一个相对新兴的领域,它利用光而不是电子来传递和处理信息。这项技术在通信、传感等多个领域具有巨大的潜力。科塞蒂与Jelena Notaros教授领导的光子与电子研究小组合作,致力于开发能够实现各种创新应用的小型芯片设备。

Sabrina Corsetti working in a lab

芯片上的3D打印机和“牵引光束”

科塞蒂参与开发的最引人注目的项目之一是芯片3D打印机。这款设备小巧到可以握在手中,它通过将可重构的光束发射到树脂中来创建固体形状。这种技术有潜力让用户随时随地快速制造定制的低成本物品。此外,她还参与开发了一种微型“牵引光束”,利用光束捕获和操纵生物颗粒。这项技术可以帮助生物学家研究DNA或调查疾病机制,而无需污染组织样本。

量子计算:未来的方向

目前,科塞蒂正与麻省理工学院林肯实验室合作,研究离子阱量子计算。这种技术涉及操纵离子来存储和处理量子信息,是量子计算领域的一个重要方向。科塞蒂表示,她选择加入麻省理工学院,主要是因为有机会加入一个专注于具有实际影响的项目的新研究小组。

早年经历:挑战与机遇

科塞蒂在芝加哥郊区长大,从小就对科学和数学充满热情。她的家庭经营一家钢结构公司。在她的成长过程中,老师们一直鼓励她追求知识,她也积极参与各种科学实验和独立研究项目。在高中提前一年毕业后,她决定在密歇根大学攻读物理和数学双学位。

A computer chip

大学挑战:从挣扎到热爱

起初,科塞蒂在大学里遇到了许多挑战。由于她提前毕业,缺乏一些预修课程的知识,导致她在一些高级课程中感到吃力。她曾一度想要放弃,但在加入Wolfgang Lorenzon教授的实验室后,她的人生轨迹发生了改变。在实验室里,她与研究生和博士后一起参与了一个为粒子物理实验建造液氢容器的项目。通过与他们的交流,她逐渐爱上了物理研究。

CERN的经历:职业生涯的转折点

几年后,科塞蒂遇到了Tom Schwarz教授,他成为了她在密歇根大学的导师。在与Schwarz的一次偶然对话后,她申请了在瑞士CERN的研究项目。在那里,她加入了ATLAS项目,与数千名物理学家和工程师一起工作,为新的粒子探测器技术编写代码和优化电路。这段经历对她产生了深远的影响,使她坚定了从事研究的决心。

转向光子学:新的起点

在申请研究生院时,科塞蒂决定将重点从理论粒子物理学转向电气工程,对芯片设计和测试研究产生了浓厚的兴趣。尽管最初她对集成光子学并不熟悉,但在与Notaros教授的一次Zoom通话后,她被这个领域深深吸引。她加入了Notaros的团队,开始了她在光子集成领域的研究。

光子学的挑战与机遇

多年来,科塞蒂在实验室里享受着合作和紧密的工作氛围。她的工作涉及实验过程的各个方面,从设计到模拟,再到分析和硬件测试。她认为,光子集成领域面临的一个重要挑战是不断变化的芯片制造要求。新的应用领域需要新的制造技术,而改进的制造技术又会推动新的应用领域的发展。这种循环不断推动着该领域向前发展。

未来展望:推动高性能计算

毕业后,科塞蒂计划继续留在光子集成领域的前沿,从事工业界或国家实验室的研究工作。她希望专注于离子阱量子计算或其他高性能计算应用。她认为,加速计算对于任何现代研究领域都至关重要,她希望为能够促进其他有趣研究领域的高性能计算做出贡献。

回馈社会:影响他人

除了科研工作,科塞蒂还积极参与社会活动。通过麻省理工学院的Hillel研究生组织,她加入了波士顿的犹太Big Brothers Big Sisters,为残疾成年人提供友谊和支持。此外,她还乐于支持和指导麻省理工学院的EECS学生,分享她自己的学术经验。

给未来的建议

她给其他人的建议是:“不要相信冒名顶替综合症的感觉。继续前进,寻求反馈和帮助,并相信你终将能够为团队做出有意义的贡献。”在实验室之外,她喜欢用单簧管演奏古典音乐,阅读和照顾鱼缸里的鱼。

结论:科技之光,照亮未来

萨布丽娜·科塞蒂的故事不仅仅是一个关于学术成就的故事,更是一个关于如何将梦想变为现实的故事。她的研究工作不仅推动了光子集成技术的发展,也为我们展示了科技的无限可能。在未来,我们有理由相信,像科塞蒂这样的年轻科学家将继续用他们的智慧和热情,为人类创造更加美好的未来。