Китайские и европейские физики разработали первый в мире световой компьютер, построенный на базе логических вентилей, которые опираются в своей работе на оптические компоненты, взаимодействующие с поляризованным светом. Эти вычислительные блоки способны работать на частотах более 10 терагерц, сообщила в пятницу пресс-служба финского университета Аалто.
"По скорости работы поляризационные логические вентили превосходят аналогичные устройства на базе полупроводников примерно в миллион раз, что позволит рекордно быстро обрабатывать информацию в ближайшем будущем. Основой для них послужили кристаллические материалы, которые по-разному реагируют на поляризованные лучи света, закрученные в правую или левую сторону", - говорится в сообщении.
Долгое время вычислительные мощности и объемы памяти компьютеров удваивались каждые два года, следуя так называемому "закону Мура", сформулированному еще в 1970 годах основателем фирмы Intel Гордоном Муром. В последние годы темпы развития полупроводниковой электроники значительно замедлились, так как транзисторы по размерам уже приближаются к атомам. Возрастают токи утечки, что мешает их работе и повышает энергопотребление.
В последние годы физики и инженеры пытаются заменить электронные логические цепочки на их световые аналоги. Этому пока мешают две вещи - движением света крайне сложно управлять внутри миниатюрных чипов, а также то, что пока не существует надежных систем хранения информации в световом виде.
Новый световой компьютер
Группа европейских и китайских физиков под руководством Суня Чжипэя, профессора университета Аалто (Финляндия), разработала альтернативную концепцию создания фотонных вычислительных систем, которая значительно упрощает процесс управления движения светом внутри чипов, а также позволяет очень быстро проводить вычислительные операции.
При ее разработке профессор Сунь Чжипэй и его коллеги обратили внимание на то, что за последние годы физики и материаловеды открыли большое число трехмерных и двухмерных материалов, которые неодинаковым образом взаимодействуют с пучками поляризованного света. В частности, пленки из сульфида молибдена способны поглощать падающее на них излучение и испускать через некоторое время луч, чья поляризация будет зависеть от того, как были "закручены" поглощенные материалом пучки света.
Руководствуясь этими наблюдениями, ученые использовали пленки из сульфида молибдена, двуокиси кремния и некоторых других материалов с экзотическими физическими свойствами для создания своеобразных оптических логических вентилей, аналогов полупроводниковых вычислительных модулей, способных совершать операции "И", "ИЛИ", исключающее "ИЛИ" и процедуру обращения знака.
Последующие испытания этих световых логических модулей показали, что они способны исполнять операции меньше чем за 100 фемтосекунд как по отдельности, так и внутри цепочки из нескольких подобных элементов. Этот показатель эквивалентен частоте в 10 терагерц и выше, что позволит оптическим компьютерам на базе поляризованного света в миллионы раз превзойти по скорости работы их существующие полупроводниковые аналоги, подытожили ученые.