Открытие физиков из МФТИ может ускорить компьютеры в 10 раз

отметили
64
человека
в архиве
МОСКВА, 5 авг – РИА Новости. 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
Добавил 1sr 1sr 7 Августа 2015
проблема (2)
Комментарии участников:
1sr
+6
1sr, 7 Августа 2015 , url
«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.
efys
+2
efys, 8 Августа 2015 , url
Из статьи не понятно каким образом это будет работать в 10 раз быстрее.
oleg_ws
+5
oleg_ws, 8 Августа 2015 , url
А это, наверное, к Интеловскому процессору надо саморезами привинтить парочку поляритонов, и сразу комп будут работать уже в 100 раз быстрее! :)))
X86
0
X86, 8 Августа 2015 , url
Ну оптика сама по себе должна быть быстрей электрического тока в чипе. Это как оптоволокно против меди. Другой вопрос как это заставить работать.
efys
0
efys, 8 Августа 2015 , url
Ну так то свет и электричество с одной скоростью распространяется.
X86
0
X86, 8 Августа 2015 , url
не знал…

А как же сопротивление кремния и все такое?
sant
+1
sant, 8 Августа 2015 , url
а где же был Чубайс?!
oleg_ws
+4
oleg_ws, 8 Августа 2015 , url
Почему же, тоже руку приложил
Секретом этого успеха стало то, что российские ученые вставили тонкий слой диэлектрика между резонаторами из наночастиц золота и полупроводниковой „шиной“
prostoalex27
0
prostoalex27, 8 Августа 2015 , url
Наши физики молодцы!
avalonsys
0
avalonsys, 8 Августа 2015 , url
Ну лет через сто вполне возможно. Сколько таких сообщений уже было.
lev2k
-1
lev2k, 8 Августа 2015 , url
Толку то? Атлон 900 (2000-2001год) и Пентиум 4 квад коре (2006 год) работали гораздо стабильнее и я не побоюсь этого слова «быстрее» так называемых «современных» процессоров. Как так может быть?
Sekstant
0
Sekstant, 8 Августа 2015 , url
Интересно, как быстро они получат патент на это?
avalonsys
0
avalonsys, 8 Августа 2015 , url
Патент должен приносить прибыль а не расходы, поэтому никогда.
Sekstant
0
Sekstant, 8 Августа 2015 , url
А почему это изобретение не может приносить прибыль?
avalonsys
0
avalonsys, 8 Августа 2015 , url
Это не изобретение, это пока физическая диковинка.
KsRus
0
KsRus, 8 Августа 2015 , url
Опасная тенденция. Такое уже средствами РЭБ не загасишь.
efys
0
efys, 8 Августа 2015 , url
От электричества никто отказываться не собирается. Да и РЭБ работает по другому.


Войдите или станьте участником, чтобы комментировать