Новые логические элементы могут сделать компьютеры в миллион раз быстрее

291

Логические элементы являются фундаментальными строительными блоками компьютеров, и теперь ученые разработали самые быстрые из когда-либо созданных. Воздействуя лазерными импульсами на и золото, новые логические элементы работают в миллион раз быстрее, чем в существующих компьютерах, демонстрируя жизнеспособность “световолновой электроники”.

Логические элементы (логические вентили или ворота) принимают два входных сигнала, сравнивают их, а затем выводят сигнал на основе результата. Они могут, например, выводить 1, если оба входящих сигнала равны 1 или 0, или если один из них или ни один из них не равен 1, среди других “правил”.

Миллиарды отдельных логических элементов втиснуты в микросхемы для создания процессоров, памяти и других электронных компонентов.

Однако логические элементы не работают мгновенно – при обработке входных данных возникает задержка порядка наносекунд. Это достаточно быстро для современных компьютеров, но всегда есть возможности для улучшения. Новые логические элементы могут обрабатывать информацию за фемтосекунды, которые в миллион раз короче наносекунд.

Чтобы достичь этих экстремальных скоростей, ученые создали соединения, состоящие из графеновой проволоки, соединяющей два золотых электрода.

Когда на воздействовали синхронизированными парами лазерных импульсов, в материале возбуждались, посылая их к одному из электродов, генерируя электрический ток.

Регулируя фазу лазерных импульсов, исследователи смогли генерировать всплеск одного из двух типов носителей заряда, которые либо суммируются, либо нейтрализуют друг друга – первый можно считать выходом 1, а второй — 0.

Конечным результатом является сверхбыстрый логический элемент, знаменующий собой первое доказательство концепции пока еще теоретической области, известной как световолновая электроника.

“Вероятно, пройдет много времени, прежде чем этот метод можно будет использовать в компьютерном чипе, но, по крайней мере, теперь мы знаем, что световолновая электроника практически возможна”, — сказал Тобиас Булаки, ведущий автор исследования.

Если такого рода световолновые электронные устройства когда-нибудь появятся на рынке, они могут быть в миллионы раз быстрее современных компьютеров.

В настоящее время скорость работы измеряется в гигагерцах (GHz), но новые логические элементы функционируют в масштабе петагерц (PHz).

Предыдущие исследования установили это как абсолютный квантовый предел того, насколько быстрыми могут быть компьютерные системы на основе света.

Исследование было опубликовано в журнале Nature.

Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии