Международный коллектив исследователей под руководством ученых из Сколтеха разработал оптический переключатель, который сможет повысить вычислительные способности современных транзисторов в 100–1000 раз. Устройство может эффективно работать при комнатной температуре и не требует охладителя. Статья опубликована в журнале Nature.
Международная исследовательская группа под руководством Сколтеха создала чрезвычайно эффективный оптический переключатель, который сможет заменить электронные транзисторы в компьютерах нового поколения. Устройство использует фотоны вместо электронов, не требует охлаждения и может производить триллион операций в секунду, что в 100–1000 раз превышает характеристики всех современных транзисторов. Для переключения нового устройства требуется всего несколько фотонов. Однако ученым предстоит пройти долгий путь, прежде чем этот принцип можно будет использовать в полностью оптическом процессоре.
Большинство современных электрических транзисторов требует много энергии для переключения, а те, которые используют одиночные электроны, работают намного медленнее. Кроме того, электронные транзисторы требуют громоздкого охлаждающего оборудования, которое также потребляет энергию и влияет на эксплуатационные расходы. Новый переключатель работает при комнатной температуре и позволяет обойти все эти проблемы. Он может действовать и как компонент, передающий данные между устройствами в виде оптических сигналов. К тому же переключатель может служить усилителем, увеличивая интенсивность входящего лазерного луча в 23 тыс. раз.
В устройстве используются два лазера. Очень слабый управляющий лазерный луч используется для включения или выключения другого, более яркого луча накачки. Для этого достаточно всего нескольких фотонов в управляющем луче. Переключение происходит внутри полости из органического полупроводникового полимера толщиной 35 нанометров, зажатого между неорганическими структурами с высокой отражающей способностью. Когда фотоны внутри устройства взаимодействуют со связанными электронно-дырочными парами (экситонами) в полости, появляются квазичастицы — экситон-поляритоны, кодирующие состояние «0» или «1».
Чтобы переключаться между двумя состояниями, команда использовала управляющий лазерный импульс, попадающий в полость до импульса накачки. В результате он стимулирует преобразование энергии лазера накачки, увеличивая количество квазичастиц в конденсате. Большее количество частиц соответствует состоянию «1», меньшее — «0».
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
