Нові логічні елементи можуть зробити комп'ютери в мільйон разів швидше

Логічні елементи є фундаментальними будівельними блоками комп'ютерів, і тепер вчені розробили найшвидші з коли-небудь створених. Впливаючи лазерними імпульсами на графен і золото, нові логічні елементи працюють в мільйон разів швидше, ніж в існуючих комп'ютерах, демонструючи життєздатність «світловолнової електроніки».


Логічні елементи (логічні вентилі або ворота) приймають два вхідних сигнали, порівнюють їх, а потім виводять сигнал на основі результату. Вони можуть, наприклад, виводити 1, якщо обидва вхідні сигнали дорівнюють 1 або 0, або якщо один з них або жоден з них не дорівнює 1, серед інших «правил».


Мільярди окремих логічних елементів втиснуті в мікросхеми для створення процесорів, пам'яті та інших електронних компонентів.

Однак логічні елементи не працюють миттєво - при обробці вхідних даних виникає затримка порядку наносекунд. Це досить швидко для сучасних комп'ютерів, але завжди є можливості для поліпшення. Нові логічні елементи можуть обробляти інформацію за фемтосекунди, які в мільйон разів коротші за наносекунд.

Щоб досягти цих екстремальних швидкостей, вчені створили сполуки, що складаються з графенового дроту, що з'єднує два золотих електрода.

Коли на графен впливали синхронізованими парами лазерних імпульсів, електрони в матеріалі збуджувалися, посилаючи їх до одного з електродів, генеруючи електричний струм.

Регулюючи фазу лазерних імпульсів, дослідники змогли генерувати сплеск одного з двох типів носіїв заряду, які або підсумовуються, або нейтралізують один одного - перший можна вважати виходом 1, а другий - 0.

Кінцевим результатом є надшвидкий логічний елемент, що знаменує собою перший доказ концепції поки ще теоретичної області, відомої як світловолнова електроніка.


«Ймовірно, мине багато часу, перш ніж цей метод можна буде використовувати в комп'ютерному чіпі, але, принаймні, тепер ми знаємо, що світловолнова електроніка практично можлива», - сказав Тобіас Булакі, провідний автор дослідження.

Якщо такого роду світловолнові електронні пристрої коли-небудь з'являться на ринку, вони можуть бути в мільйони разів швидше сучасних комп'ютерів.

Зараз швидкість роботи вимірюється в гігагерцях (GHz), але нові логічні елементи функціонують у масштабі петагерц (PHz).

Попередні дослідження встановили це як абсолютну квантову межу того, наскільки швидкими можуть бути комп'ютерні системи на основі світу.

Дослідження було опубліковано в журналі Nature.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND