Проводящий диэлектрик — основа будущих сверхскоростных коммутаторов

Современные технологии обработки информации позволяют осуществлять коммутацию с частотой около 100 млрд циклов в секунду. Новые результаты, полученные в Лаборатории аттосекундной физики (LAP) сотрудниками института Макса Планка, Мюнхенского университета Людвига Максимилиана, технического университета Мюнхена, в сотрудничестве с теоретиками из университета Джорджии (Атланта), могут позволить достичь скоростей на несколько порядков выше.

В двух концептуальных экспериментах, описанных в журнале Nature от 5 декабря, они продемонстрировали, что, при определенных условиях, сверхкороткие импульсы света чрезвычайно высокой интенсивности могут возбуждать электрические токи в материалах, в обычном состоянии являющихся диэлектрическими изоляторами. Далее, они представили доказательства того, что быстрые колебания электрического поля мгновенно изменяют электрические и оптические свойства материала, и что такие изменения обратимы в фемтосекундном интервале времени (10^-15 с).

Полученные результаты создают предпосылки для достижения петагерцевой скорости обработки сигналов, что примерно в 10 тыс. раз превосходит возможности лучших современных микрочипов.

Диэлектрики в нормальном состоянии не проводят электрический ток, тогда в статических полях высокой интенсивности происходит пробой с разрушением материала. В LAP исследовали поведение диэлектриков в ситуации, когда очень сильное поле действует на протяжении очень короткого времени. Для этого ученые воздействовали на объект (призма из силикатного стекла шириной 50 нм) интенсивным импульсом лазера видимого диапазона. Длительность импульса составляла несколько фемтосекунд (всего несколько циклов волны), а амплитуда электрического поля в его пределах возрастала до 10 гигавольт.

Исследование в реальном времени быстроменяющихся электрических характеристик в ходе обоих экспериментов стало возможно благодаря установленному в LAP уникальному оборудованию, которое способно формировать импульсы излучения в дальнем ультрафиолетовом диапазоне длительностью менее 100 аттосекунд (0,1 фемтосекунда).

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365