«В 100 000 раз быстрее»: ультракороткие световые импульсы в вычислительной технике

Команда ученых показала, что ультракороткие настраиваемые световые импульсы длительностью в несколько фемтосекунд позволят в будущем создать компьютеры, которые работают в 100 тыс. раз быстрее современных электронных систем.

/ Flickr / Gill E / CC

С помощью разработанного метода учение нашли способ перемещать электроны быстрее, чем сейчас это делает ток. «Это шаг навстречу так называемой оптической электронике и квантовым вычислениям», — говорит профессор Макилло Кира (Mackillo Kira), принимающий участие в исследовании.

Электроны, проходящие по полупроводникам в компьютере, иногда сталкиваются с другими электронами, высвобождая энергию в форме тепла. Новая концепция предполагает, что электронами можно управлять с помощью ультрабыстрых лазерных импульсов. Такой разгон приводит к снижению статистической вероятности их столкновения (практически до нуля).

«За последние несколько лет мы и другие группы ученых убедились, что переменное электрическое поле ультракоротких лазерных импульсов может перемещать электроны в твердых телах, — рассказывает Руперт Хубер (Rupert Huber), профессор физики Регенсбургского университета. — Все сообщество было взбудоражено, поскольку, используя эту особенность, мы можем создать компьютеры, работающие на беспрецедентных частотах».

Эта новая работа — шаг вперед к возможности мобилизации групп электронов внутри полупроводникового кристалла, используя терагерцовое излучение — часть электромагнитного спектра между микроволнами и инфракрасным излучением.

Исследователи направили лазерные импульсы в кристалл селенида галлия. Импульсы были длительностью не более 100 фемтосекунд. Каждый импульс переводил электроны в полупроводнике на более высокий энергетический уровень, позволяя им свободно двигаться, и перемещал по кристаллу. На движение электронов влияло расположение полупроводника, например, они могли перемещаться вдоль атомных связей или между таковыми.

При этом внутри кристалла их скорость была достаточно высокой, чтобы делать «снимки» других электронов, при пролете мимо них. Ученые уверены, что эта особенность позволит записывать информацию на электроны и считывать её.

«Еще мы сумели перевести электрон одновременно в два возбужденных состояния, — сказал профессор Макилло Кира. — Это уже квантовая область».

Электрон настолько мал, что ведет себя как волна и частица. При переходе в возбужденное состояние, длина волны меняется. Поскольку электрон находился в двух возбужденных состояниях одновременно, волны интерферировали друг с другом и оставили «отпечаток» на кратковременном импульсе, выпущенном электроном.

Ученые убеждены, что концепция может быть использована для проведения квантовых вычислений, используя электроны в возбуждённом состоянии как кубиты.

О чем еще мы пишем в нашем блоге Vas Experts:

VAS Experts

177,00

Российский разработчик DPI-системы СКАТ

Поделиться публикацией
Комментарии 14
    +6
    Ну вот, а то пугали тут, что достигли предела техпроцесса.
    Выдыхаем, можно говнокодить дальше.
      0

      IMHO, до реального применения далеко, как до Пекина. Так что продолжаем волноваться!

      –3
      Электрон настолько мал, что ведет себя как волна и частица.

      Раньше это был фотон


      Классическая электродинамика описывает фотон как электромагнитную волну с круговой правой или левой поляризацией. С точки зрения классической квантовой механики, фотону как квантовой частице свойственен корпускулярно-волновой дуализм, он проявляет одновременно свойства частицы и волны.
        0
        Волны де Бройля.
          +1
          Уравнение Шредингера и Формула де Бройля не накладывают ограничений на массу частиц, которым может быть сопоставлена волна. Другое дело, что чем больше масса частицы, тем сложнее обнаружить ее волновые свойства, потому что требуются более совершенное оборудование для экспериментов. Но наблюдать электронную дифракция и интерференция человечество уже довольно давно может.
            0
            Точно такой же двухщелевой эксперимент проводили и с одиночными электронами.
            Вот, например, об этом https://geektimes.ru/post/275480/
            –3
            Электрон настолько мал, что ведет себя как волна и частица. При переходе в возбужденное состояние, длина волны меняется. Поскольку электрон находился в двух возбужденных состояниях одновременно, волны интерферировали друг с другом и оставили «отпечаток» на кратковременном импульсе, выпущенном электроном.
            Какой-то маркетинговый буллшит.
            У нас один электрон. Он интерферирует сам с собой и оставляет «отпечаток» на выпущенном им же самим импульсе?
              +5
              Этому «булшиту» уже сто лет в обед. Таки да, интерферирует, сам с собой.
                0
                Да, квантовая механика не укладывается в интуитивное понимание.
                  +1
                  А ещё есть электромагнитные ливни, когда высокоэнергетичный гамма фотон при попадании в вещество рождает электрон-позитронную пару, дальше, каждый из пары излучает тормозной фотон, и если у этих двух фотонов достаточная энергия, процесс повторяется.
                  0
                  Новая концепция предполагает, что электронами можно управлять с помощью ультрабыстрых лазерных импульсов.

                  Лазер только накачивает энергией, или он модулирован какой-то информацией?
                    0
                    Как я понимаю лазер — это водитель ритма
                      0
                      Может быть. Статье не помешала бы поясняющая схема.
                    0
                    Думал, интересная идея, но мало данных.
                    В последнюю очередь, сколько нужно фемтолазеров и их размер.

                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                    Самое читаемое