Image
18.5.2017 0 Comments

V laserovom tranzistore budú elektrónom pomáhať fotóny. Prenos dát tak môže byť 100× rýchlejší

 Výskumníci vyvinuli nový druh laserového tranzistora, ktorý dokáže prepínať medzi dvoma stabilnými energetickými stavmi – elektrickým a fotonickým (svetelným). Táto súčiastka by mohla umožniť 100-krát rýchlejší prenos dát ako bežné digitálne zariadenia.

Prototyp tranzistora sa vyznačuje bistabilitou – schopnosťou striedať medzi optickým a elektrickým signálom. „Zabudovanie tranzistora s elektrickou a optickou bistabilitou do počítačového čipu významne zvýši rýchlosť spracovania dát, pretože zariadenia môžu komunikovať bez výskytu interferencií. Tie vznikajú v tranzistoroch, ktoré prenášajú signál iba pomocou elektrónov,“ vysvetlil vedúci výskumu Milton Feng z Illinoiskej univerzity v Urbana-Champaign.

V bežných elektronických zariadeniach sú čipy tvorené miliardami malých prepínačov, nazývaných tranzistory, ktoré slúžia ako brány na usmerňovanie toku elektrónov cez integrovaný obvod.

Problém s týmto modelom, ktorý dobre fungoval pre elektronické zariadenia po niekoľko desaťročí až doteraz,  je v tom, že moderné počítačové procesory sú čoraz rýchlejšie a výkonnejšie,  a tak počet tranzistorov na nich sa nevyhnutne zvyšuje. Hovorí o tom Moorov zákon, ktorý tvrdí, že počet tranzistorov v integrovanom obvode sa zdvojnásobí každé dva roky. Toto pravidlo bolo formulované v 60. rokoch minulého storočia, ale dnes naráža na množstvo technických problémov.

Tranzistory sú už také malé, že ich ďalšie zmenšovanie je čoraz ťažšie. Navyše existujú aj obavy z toho, ako budú fungovať energeticky účinné tranzistory na báze elektrónov.

A keďže svetlo môže v integrovanom obvode putovať oveľa rýchlejšie ako elektróny, prechod na procesory založené na fotónoch namiesto výhradne elektronických zariadení dáva veľký zmysel. Feng a jeho kolega Nick Holonyak Jr vytvorili koncept laserového tranzistora už v roku 2004. Ide o polovodičové zariadenie, ktoré obsahuje elektrické aj optické výstupy. Tento opticko-elektrický spínač by mohol predstavovať základný stavebný prvok optickej logiky.

Najrýchlejší spôsob, ako prepínať prúd v polovodičovom materiáli, je proces tzv. tunelovania. Fotóny pomáhajú elektrónom zvládnuť tieto prechody lepšie, čo spôsobí, že zariadenie bude oveľa rýchlejšie.

V novej štúdii výskumníci podrobne vysvetľujú, ako pracuje bistabilný spínač pri teplote -50 °C. Ďalej chcú ukázať, ako to funguje pri izbovej teplote, čo je veľmi dôležité, ak budeme tieto tranzistory používať v skutočných zariadeniach.

Výskum bol publikovaný v časopise Journal of Applied Physics.

Zdroj: Sciencealert

Autor: Redakcia

Nechajte si posielať prehľad najdôležitejších správ emailom

Mohlo by Vás zaujímať

Výskum

Video: Virálna prehliadka robotov spoločnosti Boston Dynamics

20.11.2019 00:00

Boston Dynamics je jedna z najznámejších robotických spoločností najmä vďaka virálnym videám o svojich robotoch v akcii. Medzi roboty, na ktoré sa zameriava v súčasnosti, patria Spot, Handle a Atlas. ...

Výskum

Nový materiál prelomil rekord v premene tepla na elektrinu

19.11.2019 00:10

Termoelektrické materiály menia teplo na elektrickú energiu. Množstvo energie, ktoré sa dá vygenerovať, sa meria hodnotou označovanou ZT. Doteraz najlepšie termoelektrické materiály mali ZT okolo 2,5 ...

Výskum

Žeby adamantium? Nová lesklá a magnetická forma čistého uhlíka oslňuje svojím potenciálom

14.11.2019 00:15

Vedci hovoria, že „šťastná náhoda“ priniesla novú, stabilnú formu čistého uhlíka vyrobenú z lacných surovín. Podobne ako diamant či grafén má tento materiál mimoriadne fyzikálne vlastnosti. Je tvrdší ...

Žiadne komentáre

Vyhľadávanie

ACER_122019

Najnovšie videá