Компьютер на «жидком свете». Новый элемент работает в сотни раз быстрее классических схем
Международная группа ученых из России и Германии представила результаты исследования, в ходе которого была зафиксирована рекордная частота работы вычислительного элемента на базе так называемого "жидкого света". Разработанный фотонный логический вентиль способен функционировать на частоте около 240 гигагерц при комнатной температуре — это делает возможным создание вычислительных систем, радикально превосходящих по скорости современные полупроводниковые компьютеры.
Новый фотонный элемент, созданный на основе поляритонных транзисторов, открывает путь к созданию универсальных логических устройств, работающих исключительно с использованием света. Ключевым достижением стало применение квазичастиц — экситон-поляритонов, представляющих собой гибриды из электронов, "дырок" и фотонов, — в качестве носителей логической информации.
Исследование, проведенное учеными из "Сколтеха" и зарубежных партнеров, позволило рассчитать максимальную производительность таких устройств. При кратковременных импульсах лазерной накачки логические элементы достигли скорости переключения, соответствующей частоте 240 ГГц. Это в сотни раз превышает рабочие параметры традиционных электронных транзисторов.
«В нашей новой работе мы определили, с какой скоростью может работать наш логический вентиль — это 240 ГГц. Также мы описали эффект биомолекулярного гашения, который важно учитывать при расчетах...»
— Михаил Миско, аспирант Сколтеха
В качестве аппаратной платформы использовались ранее разработанные поляритонные транзисторы, впервые способные стабильно функционировать при комнатной температуре. На их основе было построено базовое логическое устройство, реализующее функцию NOR, которая лежит в основе всех возможных логических операций.
Помимо расчета тактовой частоты, исследователи изучили физические ограничения, связанные с биомолекулярным гашением, — эффектом, снижающим эффективность работы устройств при определённых условиях. Понимание этих факторов позволит создавать более точные модели поведения фотонных систем и направит дальнейшую разработку в сторону повышения стабильности и эффективности.
Развитие технологий, основанных на "жидком свете", может стать основой будущих фотонных процессоров, способных обрабатывать данные со скоростью, недостижимой для классической электроники. Исследования продолжаются, и новая платформа уже рассматривается как перспективная основа для создания полноценных оптических вычислительных архитектур.
Источник: "Сколтех"