Сегодня 18 августа 2018 г., суббота, 23:52USD 66.87 -0.0175EUR 76.18 +0.1272
Лента последних новостей в России и мире

Новое открытие физиков может ускорить компьютеры в 10 раз

8 августа 2015
hits 811

Российские физики научились использовать так называемые поляритоны для передачи информации в миниатюрных кремниевых чипах, что позволит создать первые световые компьютеры в ближайшем будущем, чья скорость будет в десятки раз выше, чем у современных аналогов, говорится в статье, опубликованной в журнале Optics Express.

«Поверхностные плазмон-поляритоны уже предлагались на роль носителей информации при передаче данных, однако проблема состояла в том, что сигнал крайне быстро затухал при распространении по волноводам. Нам удалось решить эту проблему, что открывает дорогу к созданию нового поколения быстродействующих оптоэлектронных чипов», - рассказывает Дмитрий Федянин из Московского физико-технического института в Долгопрудном.

Федянин и его коллеги сделали большой шаг к переходу от обычных электронных гаджетов к их футуристическим световым аналогам, научившись «сжимать» свет при помощи так называемых плазмонных резонаторов и рождающихся на их поверхности необычных частиц - поляритонов.

Поляритоны представляют собой одну из относительно недавно созданных виртуальных частиц, которая, как и фотон, одновременно ведет себя как волна и как частица. Он состоит из трех компонентов - оптического резонатора (набора из двух зеркал-отражателей), заточенной между ними световой волны и квантового колодца - атома и вращающегося вокруг него электрона, который периодически поглощает и испускает квант света.

Поверхностные поляритоны, как объясняет Федянин, позволяют решить ключевую проблему оптоэлектроники - невозможность миниатюризации некоторых ключевых компонентов световых компьютеров.

Дело в том, что их размеры не могут быть меньше 200 нанометров для видимого света и около 500 нанометров для инфракрасного излучения из-за явления дифракции света - огибания волнами света препятствий, имеющих размеры менее половины длины световой волны. Для сравнения, размеры транзисторов и проводников в современных чипах составляют десятки и единицы нанометров.

Обойти дифракционный предел можно, если перейти от фотонов к поверхностным плазмон-поляритонам - коллективным возбуждениям, представляющим собой взаимодействие между фотонами и колебаниями электронов в металле на границе между металлом и диэлектриком. В отличие от объемных световых волн, поверхностные поляритоны являются поверхностными электромагнитными волнами. Это позволяет перейти от привычной трехмерной оптики к двумерной.

«Грубо говоря, фотон в пространстве занимает определенный объем, порядка длины волны света. Мы можем «сжать» его, преобразовав в поверхностный плазмон-поляритон. Соответственно, используя такой подход, удается повысить степень интеграции и снизить размеры оптических элементов. Но у этого замечательного решения, к сожалению, есть обратная сторона. Для того, чтобы существовал поверхностный плазмон-поляритон, нужен металл, точнее электронный газ в нем. А это влечет за собой запредельно высокие Джоулевы потери, подобные тем, что мы имеем, пропуская постоянный ток по металлическим проводам, но только на оптических частотах», - говорит Федянин.

Эти потери энергии приводят к тому, что колебания плазмонов очень быстро затухают без внешней поддержки. Физики из МФТИ разработали такой метод поддержки этих плазмонов при помощи слабых импульсов тока, который позволяет им проходить от одного конца чипа до его противоположной оконечности без потери сигнала.

Секретом этого успеха стало то, что российские ученые вставили тонкий слой диэлектрика между резонаторами из наночастиц золота и полупроводниковой «шиной», через которую шел ток, поддерживающий колебания плазмонов. Подобное техническое решение почти обнулило токи утечки, резко снизило тепловыделение и сделало возможным использование плазмонных поверхностных поляритонов в оптоэлектронике, заключают физики, - сообщает РИА «Новости».

Просмотров: 811
Поделиться
Подписывайтесь на наш канал в Telegram! Чтобы подписаться на канал «Мир Новостей» в Telegram, достаточно пройти по ссылке https://t.me/mirnov с любого устройства, на котором установлен мессенджер, и присоединиться при помощи кнопки Join внизу экрана.

Оставайтесь с нами. Подпишитесь на канал в Яндекс.Новости и получайте актуальные и проверенные новости.

Добавить в «Мои источники» на Яндекс.Новости



Комментарии (0)

Добавить комментарий

Содержание комментариев на опубликованные материалы является мнением лиц, их написавших, и может не совпадать с мнением редакции. MIRNOV.RU не несет ответственности за содержание комментариев и оставляет за собой право удаления любого комментария без объяснения причин.

Популярное
Главу австрийского МИД раскритиковали за приглашение Путина на свадьбу
Владимир Путин получил приглашение на свадьбу министра иностранных дел Австрии Карин Кнайсль и ответил согласием. Несмотря на то, что приглашение не имеет отношения к политике, Кнайсль подверглась резкой критике. Министру даже предложили добровольно покинуть свой пост.
вчера в 15:28
Володин допустил упразднение государственных пенсий
Спикер Госдумы Вячеслав Володин в рамках встречи с жителями Саратова высказался о возможном отказе от государственных пенсий. Парламентарий объяснил идею серьёзным дефицитом Пенсионного фонда.
13 августа 2018
Долгий сон ведёт к преждевременной смерти
Исследование, проведенное учеными из британского Килского университета, показало, что люди, спящие более 8 часов в сутки, наиболее подвержены риску преждевременной смерти.
12 августа 2018
Говядина может погубить человечество
Группа учёных из Университета Каира считает, что первым источником опасных и практически неуязвимых бактерий может стать говядина и прочие виды мяса, выращиваемые на фермах, где применяются антибиотики.
12 августа 2018
Учёные: жить в однокомнатной квартире вредно для здоровья
Жизнь в небольших квартирах, где жильцам не хватает личного пространства, опасна. Медики предупреждают, что проживание в «однушке» чревато не только психологическими проблемами, но и частыми респираторными заболеваниями.
13 августа 2018
Рубль резко вырос к доллару и евро
Курс российского рубля после длительного падения продемонстрировал резкий скачок. Согласно данным Московской биржи, в понедельник рубль прибавил почти 20 копеек к доллару и евро.
13 августа 2018
Загрузка...