Сегодня 23 мая 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Российские и немецкие учёные разогнали оптический транзистор до 240 ГГц

Около шести лет назад международная группа учёных при участии исследователей из «Сколтеха» разработала полностью оптический универсальный логический вентиль — перспективную альтернативу электронным транзисторам. Такие оптические переключатели способны работать при крайне низком энергопотреблении и в десятки, а то и сотни раз быстрее кремниевых аналогов. В новой работе учёные протестировали устройство на пределе его возможностей и выявили ключевые ограничения.

 На схеме изображён органический микрорезонатор, функционирующий как логический элемент, где выходной сигнал зависит от синхронизации входных импульсов и от того, было ли исчерпано предыдущее состояние. Источник изображения: Physical Review B 2025

Схематическое представление органического микрорезонатора, работающего как логический элемент, у которого выходной сигнал зависит от синхронизации входных импульсов и от того, было ли исчерпано предыдущее состояние. Источник изображения: Physical Review B 2025

Сегодняшним компьютерам нужны всё более быстрые процессоры, однако традиционная полупроводниковая электроника сталкивается с физическими пределами: при высоких тактовых частотах компоненты перегреваются. Решением могут стать оптические системы, способные работать в тысячу раз быстрее. Исследователи из «Сколтеха» и немецких институтов продолжили развитие своей ранней разработки и изучили, как повысить её быстродействие.

Созданный ранее оптический вентиль, реализующий универсальную логическую операцию NOR, основан на поляритонных конденсатах — квазичастицах, объединяющих свойства фотонов и экситонов. В отличие от электронов, фотоны не взаимодействуют между собой, поэтому для управления логикой применяются экситон-поляритоны. Такие устройства работают при комнатной температуре, не используют электрический ток и потому лишены связанных с ним ограничений — потерь энергии и сравнительно низкой скорости.

Новая работа, опубликованная в журнале Physical Review B (а также доступная на arXiv.org), посвящена изучению остаточных эффектов в работе логического элемента, ограничивающих его скорость. В частности, исследователи рассмотрели явление бимолекулярного гашения — процесса, при котором взаимодействие между поляритонами приводит к потерям, замедляющим переключение между логическими состояниями 0 и 1.

«Скорость работы поляритонных транзисторов определяется тем, насколько быстро могут выполняться последовательные логические операции. Для этого требуется достаточное количество поляритонов, оставшихся от предыдущего состояния «1», чтобы обеспечить чёткое различие между логическими состояниями «1» и «0». По мере увеличения рабочей частоты остаточные поляритоны от первого импульса могут непреднамеренно усиливать второй импульс, создавая, таким образом, паразитное усиление при некоторой ненулевой временной задержке между последовательностями импульсов», — поясняют авторы работы.

Согласно полученным данным, логический вентиль способен работать на частоте до 240 ГГц — это один из самых высоких показателей для оптических логических элементов. Как отметил первый автор статьи, аспирант программы «Физика» в «Сколтехе» Михаил Миско, для достижения такой частоты необходимо учитывать влияние делокализации поляритонов, приводящей к дополнительным потерям.

Кроме того, учёные установили, что для эффективного функционирования устройства длительность управляющих импульсов должна быть короче, чем время характерных потерь в системе. Это открывает путь к более точному управлению поляритонной динамикой и расширяет возможности оптических логических схем.

Полученные результаты подтвердили теоретические модели и позволили сопоставить данные из различных экспериментов. Это ещё один важный шаг на пути к созданию оптических компьютеров, которые смогут работать в сотни раз быстрее современных электронных систем.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Sega анонсировала «вдумчивую реставрацию» оригинальной Warhammer 40,000: Space Marine для нового поколения игроков 2 ч.
Культовая стратегия Warhammer 40,000: Dawn of War в 2025 году получит новую жизнь благодаря ремастеру — трейлер и подробности 2 ч.
Warhammer 40,000: Boltgun 2 выйдет в 2026 году, а бесплатный «печатный» шутер по мотивам первой части ждать не придётся 3 ч.
Owlcat Games анонсировала ролевую игру про борьбу с ересью Warhammer 40,000: Dark Heresy и новые дополнения для Warhammer 40,000: Rogue Trader 4 ч.
Чемпионат мира по киберспорту в Саудовской Аравии остался без GeoGuessr — разработчики отказались от участия после протеста фанатов 5 ч.
Разработчики ролевого боевика Alkahest в духе Dark Messiah of Might and Magic анонсировали геймплейную демонстрацию и показали новый тизер 6 ч.
День биткоин-пиццы: 15 лет назад майнер купил две пиццы за 10 000 BTC — сегодня это $1,1 млрд 6 ч.
«Яндекс» запустил «Вертикали Поиска» — теперь искать в интернете можно сразу по объектам 7 ч.
Надёжный инсайдер раскрыл, когда для Assassin’s Creed Shadows выйдет дополнение Claws of Awaji и неанонсированный кооперативный режим 7 ч.
«Алиса» полностью переехала на YandexGPT 5: версия Lite доступна всем бесплатно, а Pro — по подписке 8 ч.
Qualcomm готовит 80-ядерный серверный Arm-процессор SD1 для ИИ-платформ 2 ч.
Xiaomi представила огромный 14-дюймовый планшет Pad 7 Ultra на фирменном процессоре Xring O1 5 ч.
Xiaomi представила часы Watch S4 на фирменном чипе Xring T1 с модемом 4G собственной разработки 5 ч.
SK hynix представила смартфонную память UFS 4.1 на основе 321-слойной 4D NAND 6 ч.
Представлен флагман Xiaomi 15S Pro — первый смартфон на фирменном процессоре Xring O1 6 ч.
Xiaomi представила процессор Xring O1, который быстрее и дешевле Apple A18 Pro — его разрабатывали 4 года и потратили $1,87 млрд 6 ч.
Учёные создали полупроводниковый кулер для всего — без движущихся частей, шума и жидкости 7 ч.
Дебютировал смартфон Honor 400 с 200-Мп камерой и ИИ-функциями по цене от €499 7 ч.
Представлен смартфон Honor 400 Pro — почти флагман для любителей фотографии за €799 7 ч.
Физики из ЦЕРН покатали антиматерию в обычном грузовике — и она не взорвалась 8 ч.