Оптоэлектрический логический вентиль работает с частотой миллион гигагерц

Исследователи продемонстрировали первый логический вентиль (элементарный вычислительный модуль), который работает в фемтосекундных масштабах времени. Технология описана в журнале Nature.

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

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Астрономы сфотографировали «детство Вселенной» до появления галактик
Космос
Прощальные кадры: лунный модуль сфотографировал закат на Луне
Наука
Гены загадочных предков людей повлияли на работу мозга, показало исследование
Наука
В Петербурге открыли лабораторию для создания компьютеров, которые имитируют работу мозга
Наука
Телескоп «Евклид» показал 26 млн галактик: опубликованы первые результаты миссии
Космос
Крошечных морских животных увеличили в пять раз, чтобы рассмотреть их клетки
Наука
В Сеченовском Университете появится «умная» операционная 
Новости
Операторы связи начали заменять китайское оборудование на российское
Новости
В России хотят обязать использование отечественных процессоров для ИИ
Новости
Посмотрите на первого робота-гуманоида Nvidia в действии
Новости
Образцы с обратной стороны Луны показали, какой она была в прошлом
Космос
Морские интернет-кабели научились «прослушивать» на предмет саботажа
Новости
Нового рекорда на термоядерном синтезе добились в России
Наука
Российские ученые разработали материалы для памяти будущего  
Наука
Выяснилось, какие мутации ДНК ускоряют старение  
Наука
«Суперджет» с российскими двигателями ПД-8 впервые поднялся в воздух
Новости
Светочувствительные нановолокна ускорили рост нейронов  
Наука
ChatGPT может «заболеть» тревожностью и депрессией, но есть способ его «успокоить»  
Новости
Москва сократила выбросы углерода на 190 000 тонн благодаря электробусам  
Новости
Игуаны совершили рекордное путешествие миллионы лет назад: они проплыли по океану 8 000 км
Наука