Сегодня 24 июля 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 🔥
Apple выиграла суд у клиентки, которой «недоложили» места в iCloud 7 мин.
Сэм Альтман признался, что не готов доверить здоровье искусственному интеллекту 9 мин.
Proton представил конфиденциальный чат-бот Lumo с ИИ и шифрованием 16 мин.
AWS закрыла ИИ-лабораторию в Шанхае 2 ч.
Китайский боевик Wuchang: Fallen Feathers стартовал в Steam c «крайне отрицательными» обзорами — больше других недовольны китайцы 3 ч.
От атак на Microsoft SharePoint уже пострадали более 400 организаций, включая атомщиков США 3 ч.
Elden Ring Nightreign стала самой продаваемой игрой июня в США, опередив Death Stranding 2: On the Beach и Mario Kart World 4 ч.
Банковский троян Coyote обновился и стал опаснее — но пока в основном для бразильцев 4 ч.
Глава Google заявил, что он в восторге от партнёрства с OpenAI, но верится в это с трудом 5 ч.
ИИ будет рассматривать обращения россиян в госорганы — Минцифры проведёт эксперимент по внедрению ИИ в госуправление 5 ч.
Китайский чёрный рынок наводнили чипы Nvidia B200 на $1 млрд вопреки санкциям Трампа 10 мин.
Выручка Google Cloud выросла на треть — Alphabet увеличит капзатраты до $85 млрд на фоне высокого спроса на ИИ 35 мин.
Kia представила модульные электромобили PV5 для перевозки грузов и пассажиров 59 мин.
Мы и они: Белый дом представил агрессивный план развития ИИ в США для сохранения мирового лидерства 2 ч.
Keychron выпустила беспроводную механическую клавиатуру по мотивам игры Black Myth: Wukong 3 ч.
Из Ryzen Threadripper Pro 9995WX выжали всё под жидким азотом: 227 000 баллов в Cinebench R23 и ещё семь мировых рекордов 3 ч.
Китайские автопроизводители удвоили долю на европейском рынке, несмотря на высокие пошлины 3 ч.
В Германии заинтересовались тараканами-киборгами и роботами с ИИ — денег на разработки не жалеют 3 ч.
Nintendo Switch 2 установила рекорды дебютных продаж для игровых приставок в США и Японии 4 ч.
Роботом Tesla Optimus на раздаче попкорна управлял человек, но это не помешало ему зависнуть 4 ч.