Физики подчинили «жидкий свет» на малом транзисторе

В современной электронике сигналы обрабатываются последовательно: их носитель — электрический заряд — перемещается в полупроводнике и затем с помощью света передается в оптоволокно. Такое преобразование представляется неэффективным в связи с низкой скоростью. При этом, по закону Мура, число транзисторов на одном чипе в последние 50 лет удваивается каждые два года и требует все более мощных и дешевых решений.

В качестве альтернативы американские ученые создали электро-оптический переключатель, который использует конденсат Бозе — Эйнштейна — агрегатное состояние вещества, основу которого составляют бозоны. Бозе-конденсат предполагает захват света между зеркалами, разведенными на расстояние миллионных метра, и его взаимодействие с тонкими подложками из полупроводника. В результате формируется полусветовая-полуматериальная квазичастица — поляритон.

Массив поляритонов, расположенных в том же пространстве, эскалирует процессы конденсации и образования вещества с состоянием «спин вверх» (вращение по часовой стрелке) или «спин вниз» (против часовой). С помощью электрческого поля авторы смогли оперативно изменять спин и, как следствие, оптико-электрическое состояние сигнала. Вне зависимости от состояния последний мог передаваться в оптоволокно при незначительном уровне расхода энергии.

«Мы создали переключатель полевого света, который может преодолеть разрыв между оптикой и электроникой. Мы также сконструировали рекордно малый тип транзистора, который, вероятно, повысит мощность и эффективность устройств на “жидком свете”», — сообщил соавтор исследования Хамид Охади.

По его словам, пока прототип переключателя работает при «криогенных» температурах (ниже -153 градусов по Цельсию). В настоящее время ученые работают над адаптацией технологии к другим материалам и ее воспроизведению при комнатных температурах. Коммерциализации методики способствует ее потенциал масштабируемости, уверен Охади. Так, она базируется на хорошо известных способах производства и имеет ресурсы для интеграции с уже существующими технологиями.