В своей работе исследователи из университетов Рочестера и Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге использовали синхронизированные лазерные импульсы, которые генерируют всплеск реальных и виртуальных носителей заряда в графене.
В эксперименте ученых входные сигналы логического вентиля представляют собой форму или фазу двух синхронизированных лазерных импульсов, каждый из которых выбран только для генерации всплеска реальных или виртуальных носителей заряда. В зависимости от используемых фаз лазера эти два вклада в токи могут либо складываться, либо компенсироваться. Чистому электрическому сигналу может быть присвоена логическая информация 0 или 1, что дает сверхбыстрый логический элемент.
Что удивительно в этом логическом вентиле, так это то, что операции выполняются не в гигагерцах, как в обычных компьютерах, а в петагерцах, которые в миллион раз быстрее. Это связано с тем, что используются очень короткие лазерные импульсы, которые возникают за одну миллионную миллиардную долю секунды.
Игнасио Франко, соавтор исследования из Университета Рочестера
Исследователи объясняют, что лазерные импульсы могут производить электричество намного быстрее, чем любой традиционный метод, и делают это без приложенного напряжения. Например, при освещении крошечных проводов на основе графена, соединяющих два золотых металла, ультракороткий лазерный импульс приводит в движение или «возбуждает» электроны и направляет их в определенном направлении, генерируя, таким образом, чистый электрический ток.
Ученые установили, что в соединениях золото-графен-золото можно генерировать два вида заряженных частиц: «реальные» и «виртуальные». К первому виду авторы работы относят электроны, которые остаются в направленном движении даже после выключения лазерного импульса, а ко второму — те, которые движутся только во время освещения.
Исследователи научились управлять генерируемыми потоками реальных и виртуальных частиц, изменяя форму лазерного импульса. Именно эта технология позволила создать логический модуль.
«Вероятно, пройдет очень много времени, прежде чем эту технику можно будет использовать в компьютерном чипе, но, по крайней мере, теперь мы знаем, что световолновая электроника практически возможна», — говорит Тобиас Булаки, соавтор исследования из Университета Фридриха-Александра.
Читать далее
Посмотрите на «бесшумный» дрон с ионным двигателем нового поколения
Самцы древних трилобитов пристегивали самок во время спаривания
У России и США есть самолеты Судного дня: как и куда они полетят в случае конца света