Оптический логический элемент достиг рекордной скорости 240 гигагерц
Ученые из Сколтеха и Университета Вупперталя в Германии определили, что ранее разработанный ими полностью оптический универсальный логический вентиль может работать на скорости в 240 гигагерц при комнатной температуре.
В статье, опубликованной в журнале Physical Review B, авторы также изучили, что ограничивает время между последовательными поляритонными конденсациями, рассмотрев эффект бимолекулярного гашения, который вносит основной вклад в ограничение скорости работы транзисторов.
Исследование поддержано грантом РНФ. В Лаборатории гибридной фотоники Сколтеха, которой руководит старший вице-президент по фундаментальным исследованиям Сколтеха Павлос Лагудакис, заслуженный профессор и лауреат научной премии «Вызов», продолжают изучать, как ускорить вычисления и компьютеры с помощью оптики. Чтобы выполнять больше задач, компьютерам нужны быстрые процессоры, но полупроводниковая электроника с этой задачей не справляется — от высоких тактовых частот она очень быстро нагревается. Альтернативной ей могут стать оптические системы, которые могут работать в тысячу раз быстрее, чем электронные.
В своем раннем исследовании ученые создали универсальный логический элемент NOR (от англ. NOT — оператор отрицания и OR — оператор логической суммы «или»). Он разработан на основе поляритонных конденсатов, функционирует при комнатной температуре, имеет множественные входы, может работать в сотни раз быстрее электронных аналогов, а также является полностью оптическим — то есть работает без участия электрического тока. Такие логические элементы можно воспроизводить и соединять в цепи.
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 четкое 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.
«В нашей новой работе мы определили, с какой скоростью может работать наш логический вентиль — это 240 ГГц. Мы также описали эффект биомолекулярного гашения, который важно учитывать при расчетах, поскольку он ограничивает максимальную тактовую частоту поляритонного устройства — делокализация поляритонов приводит к дополнительным потерям», — поделился первый автор исследования, аспирант программы «Физика» в Сколтехе Михаил Миско.
Авторы пришли к выводу, что их наблюдения согласуются с теоретическими предсказаниями. Исследователи предложили модель, которая учитывает k-зависимые потери, чтобы успешно сопоставить экспериментальные данные из различных испытаний. В исследовании подчеркивается, что для достижения оптимальной производительности длительность импульсов накачки должна быть короче, чем характерное время соответствующих процессов, чтобы эффективно управлять поляритонной динамикой и расширять функциональные возможности оптических логических устройств.
Результаты исследования стали еще одним важным этапом на пути к созданию оптических компьютеров, которые смогут работать в сотни раз быстрее традиционных компьютеров.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно