Исследователи из России и Швейцарии разработали не требующий охлаждения энергоэффективный оптический переключатель, который до тысячи раз быстрее современных коммерческих электронных транзисторов. Статья исследователей опубликована в журнале Nature.
В созданном специалистами из Сколковского института науки технологий и исследовательского центра IBM в Цюрихе устройстве используются два лазера – более слабый контрольный включает или выключает более яркий лазер накачки. Переключение между уровнями происходит внутри микрорезонатора – органического полимера толщиной 35 нанометров. Когда лазер накачки – более яркий из двух – светит на переключатель, в одном и том же месте создаются тысячи одинаковых квазичастиц, образуя так называемый конденсат Бозе – Эйнштейна, который кодирует логические состояния устройства. Большее количество частиц соответствует единице.
“Новое устройство чрезвычайно энергоэффективно благодаря тому, что для его переключения требуется всего несколько фотонов”, – подчеркнул первый автор исследования, старший научный сотрудник лаборатории гибридной фотоники Сколтеха Антон Заседателев. Кроме того, ученым удалось с помощью ряда приемов дополнительно снизить энергопотребление работающего при комнатной температуре устройства удалось. В частности, удалось найти оптимальную длину волны лазеров, а также минимизировать шум от фонового излучения устройства за счет согласования контрольного лазера и схемы детектирования конденсата.
Кроме того, способный выполнять триллион операций в секунду переключатель может также передавать данные между устройствами и увеличивать интенсивность входного сигнала до 23 тысяч раз.