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 Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Физики Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Алферовского университета и ИТМО показали, как управлять свечением углеродных точек, помещая их на полупроводниковые нанопровода.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
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