Группа международных ученых, возглавляемая учеными из Сколтеха, а также инженерами из IBM (США) успешно создала и испытала чрезвычайно энергоэффективный оптический переключатель (управляющими фотонами), оный в будущем смог бы заменить классические электронные транзисторы в новых оптических компьютерах.
При этом новый переключатель не только сильно сберегает энергию, но и не требует дополнительного охлаждения и обеспечивает просто беспрецедентное быстродействие.
Как показали тесты, оптический транзистор может выполнять в секунду до триллиона операций. Это, на минуточку, в 1000 раз быстрее, чем у любого современного коммерческого транзистора.
Как работает новый оптический «транзистор»
Как заявил первый автор научного изыскания А. Заседателев, созданное ими устройство обладает практически максимальной энергоэффективностью за счет того, что для его переключения необходимо всего несколько фотонов.
Так как по своей сути фотон - это мельчайшая известная на текущий момент частица света, то по факту ученые подобрались к практическому пределу энергоэффективности.
Если выполнить сравнение с современными электрическими транзисторами, то большая их часть требует в десятки раз больше энергии для выполнения переключений, а те, что аналогичны по эффективности с новым оптическим транзистором, работают существенно медленнее.
Кроме этого, разработанный учеными оптический транзистор способен отлично функционировать и при комнатной температуре, а значит, не требует громоздких систем охлаждения.
Дополнительно созданный учеными переключатель способен выполнять роль связующего устройства, предающего данные между другими устройствами в форме оптических сигналов.
Кроме этого, новое устройство способно выполнять роль усилителя, повышая интенсивность входного сигнала практически в 23 000 раз.
Для успешной работы в устройстве применяются два лазера для того, чтобы установить свое состояние на уровне «0» или «1», а также переключаться между этими состояниями.
На текущий момент ученые работают над тем, чтобы еще больше снизить общее потребление энергии устройством, в котором на текущий момент главным потребителем является лазер накачки.
Так инженеры планируют применить в новых версиях изделия перовскитные суперкристаллические материалы, которые отлично подходят для этих целей, так как показывают сильное взаимодействие света с веществом и как в результате проявляют такой эффект как сверхизлучение.
Ученые особо подчеркивают, что разработанный ими принцип оптического однофотонного переключения вполне способен распространиться и на другие оптические компоненты, например, такие как логические вентили, каскадные усилители и т. п.
Так работа над такими компонентами неизбежно приближает ученых к созданию полноценно функционирующего оптического компьютера, в котором манипуляции будут выполняться фотонами, таким образом, показывая сверхбыструю работу при минимальном энергопотреблении.
Результатами уже проделанной работы ученые поделились на страницах журнала Nature.
Если же вам понравился материал, то оцените его и не забудьте подписаться на канал. Спасибо за ваше внимание!
