20 Июня 2019
МОСКВА, 20 июня. Ученые из Сколтеха и их коллеги из фирмы IBM создали первый оптический транзистор, способный работать на плотности в два терагерц и при этом не нуждающийся в выхолаживанье до абсолютного нуля. Его описание и результаты первых опытов были опубликованы в журнале Nature Photonics.
Получить таковы результаты удалось во многом благодаря сложнейшей оптической системе, над созданием которой члены нашей группы трудились днем и ночью. Думаю, фотонные процессоры, работающие со скоростью света, станут для нас такой же реальностью, какой сегодня для нас является оптическая связь, — заявили российские ученые, чьи слова приводит пресс-служба университета.
Все современные компьютеры есть из миллионов и миллиардов малых транзисторов – устройств, избирательно пропускающих электрический ток. Как правило, при уменьшении охватов транзисторов сила побочных эффектов, мешающих их работе, (воз)растёт, что мешает созданию все более небольших и быстрых вычислительных приборов.
Эти утечки накладывают фундаментальный предел на размеры транзисторов – как сегодня считают многие физики и инженеры, кремниевые транзисторы тучностью меньше, чем в пять нанометров, принципиально невозможно сделать. 27 октября 2016, 13:26Физики из России превратили квантовый бит в светофор для светаУченые из МФТИ и зарубежных колледжей превратили кубит, элементарную ячейку квантового компьютера, в особенный светофор для частиц света, что позволило им создать очень надежный излучатель одиночных фотонов.
Поэтому бортинженеры и ученые сегодня пытаются поставить кремний на альтернативные материалы, такие как графен или дисульфид молибдена, или принципиально отказываются от самой электроники и перекочевывают на иные способы передачи звонка – при помощи света, спинов частиц или каких-то других носителей информации.
Для перехода к световым вычислениям необходимо несколько важнейших надежных технологий — световой аналог транзистора, способный избирательно пропускать или задерживать фотоны, а так же расщепитель, способный раскалывать луч на две части и удалять ненужные компоненты света.
Прототипы таких приборов уже существуют, однако у всех них есть большая проблема. По своим охватам они напоминают гигантские по новым меркам транзисторы 60 годов минувшего века, когда человечество делало только первые шаги в компьютерный век. Миниатюризация подобных расщепителей и транзисторов, как показала практика, является крайне сложной задачей.
Антон Заседателев, Павлос Лагудакис и Антон Бараников из лаборатории гибридной фотоники Сколтеха, а также их зарубежные коллеги, сделали большой шаг к разрешению этой проблемы, создав малый оптический транзистор, не требующий охлаждения и способный работать в тысячи раз быстрее, чем его электронные аналоги.
Когда ученые вызвали разрабатывать световые компьютеры, они быстро столкнулись с фундаментальной проблемой – частицы света фактически не взаимодействуют между собой и их движением крайне сложно управлять.
Эти сложности, как недавно заполучили российские и зарубежные физики, можно решить при помощи так называемых поляритонов. Они предлагают собой одну из относительно недавно созданных виртуальных частиц, которая, как и фотон, одновременно ведет себя как волна и как частица. 21 ноября 2016, 11:07Ученые заполучили, как передавать сигнал бесконечно в световых компьютерахРоссийские физики хлопнули одну из главных проблем на пути создания световых компьютеров, заставив свет путешествовать почти без потерь между различными компонентами этих вычислительных устройств будущего.
Поляритон состоит из трех компонентов — оптического голосника, в роли которого обычно выступает набор из двух зеркал-отражателей, заточенной между ними световой волны и квантового колодца. В его роли выступает акцептор и вращающийся вокруг него янтарь, который периодически поглощает и испускает квант света.
Эти квазичастицы, как показали первые опыты с ними, можно использовать для создания транзисторов и другой управляющей логики световых компьютеров, однако у всех прототипов подобных устройств был один общий недостаток – они работали только при температурах, близких к абсолютному нулю.
Физики из Сколтеха и их отличные коллеги решили эту проблему, научившись создавать поляритоны не в кремнии или других классических германиях, а в их базисных аналогах, сохраняющих нужные свойства и при комнатных температурах.
На эту роль, как показали опыты ученых, подходит полипарафенилен (MeLPPP), недавно отпертый полимерный материал, аналоги которого сегодня применяются при производстве кевлара и различных красителей. Молекулы этого вещества оказались устроены таким образом, что даже при высоких температурах внутри него возникают особые зоны, способные играть роль квантового колодца в обычных поляритонах.
Вставив пленку из этого белка в своеобразный бутерброд из нескольких неорганических материалов, физики научились управлять состоянием квантового колодца и заставлять его испускать частицы света, используя два разных такой вида лазеров. Как показали опыты с прототипом такого транзистора, он способен не только переключаться с рекордно высокой быстротой, но и усиливать световой сигнал и при этом истрачивать минимальное количество энергии.
Используя три подобных транзистора, ученые уже набрали первые прототипы световых логических устройств, способных исполнять операции И и ИЛИ. Их удачная реализация, как считают ученые, открывает дорогу для создания компактных, быстрых и при этом очень экономных световых персональный компьютеров. 5 сентября 2017, 12:04Российские физики создали нанолазер для светового компьютера будущего
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....