Логическите порти са основните градивни елементи на компютрите и изследователи от университета в Рочестър вече са разработили най-бързите, създавани някога. Чрез прекъсване на графена и златото с лазерни импулси, новите логически портове са милион пъти по-бързи от тези в съществуващите компютри, демонстрирайки жизнеспособността на „светлинно вълновата електроника“.
Логическите портове приемат два входа, сравняват ги и след това извеждат сигнал въз основа на резултата. Те могат, например, да извеждат 1, ако и двата входящи сигнала са 1 или 0, или ако един или нито един от тях не е 1, наред с други „правила“. Милиарди отделни логически портове са натъпкани в чипове за създаване на процесори, памет и други електронни компоненти.
Логическите порти обаче не работят мигновено – има забавяне от порядъка на наносекунди, докато обработват входовете. Това е достатъчно бързо за съвременните компютри, но винаги има място за подобрение. И сега новите логически порти на екипа на Рочестър ги издухват от водата, обработвайки информация само за фемтосекунди, които са милион пъти по-кратки от наносекунди.
За да достигне тези екстремни скорости, екипът направи кръстовища, състоящи се от графенова жица, свързваща два златни електрода. Когато графенът беше задействан със синхронизирани двойки лазерни импулси, електроните в материала бяха възбудени, изпращайки ги да се отдалечат към един от електродите, генерирайки електрически ток.
Чрез регулиране на фазата на лазерните импулси, екипът успя да генерира изблик на един от двата вида носители на заряд, които или ще се сумират, или ще се отменят един друг – първият може да се счита за 1 изход, а вторият последното е 0. Крайният резултат е ултрабърза логическа врата, маркираща първото доказателство за концепцията на все още теоретична област, известна като светлинна електроника.
„Вероятно ще мине много време, преди тази техника да може да се използва в компютърен чип, но поне вече знаем, че електрониката със светлинни вълни е практически възможна“, каза Тобиас Булаки, водещ изследовател в изследването.
Ако тези видове електронни устройства със светлинни вълни някога стигнат до пазара, те биха могли да бъдат милиони пъти по-бързи от днешните компютри. В момента измерваме скоростите на обработка в гигахерци (GHz), но тези нови логически портове функционират в скалата на петахерци (PHz). Предишни проучвания са определили това като абсолютната квантова граница на това колко бързи биха могли да постигнат базираните на светлина компютърни системи.
Изследването е публикувано в списание Nature.
Източник: Университет на Рочестър
