| 0 |
|
Инженеры сделали важный шаг на пути к созданию рабочего оптического транзистора: они смогли точно управлять смешением оптических сигналов с помощью специализированных электрических полей и получать выходы с почти идеальным контрастом и чрезвычайно большими коэффициентами включения / выключения.
Текущие компьютерные системы представляют биты информации, 1 и 0 двоичного кода, с помощью электричества. Элементы схемы, такие как транзисторы, работают на этих электрических сигналах, производя выходные сигналы, которые зависят от их входов.
Как ни быстры и мощны современные компьютер, Ритеш Агаруол (Ritesh Agarwal), профессор факультета материаловедения и инженерии в Школе инженерии и прикладных наук Университета Пенсильвании, знает, что они могут быть более мощными. Область фотонных вычислений направлена на достижение этой цели, используя свет как среду.
Исследования проф. Агаруола по фотонным вычислениям были сосредоточены на поиске правильной комбинации и физической конфигурации материалов, которые могут усиливать и смешивать световые волны способами, аналогичными электронным компьютерным компонентам.
В статье, опубликованной в Nature Communications, он и его коллеги сделали важный шаг – они смогли точно управлять смешиванием оптических сигналов с помощью специализированных электрических полей и получать выходы с почти идеальным контрастом и чрезвычайно большими коэффициентами включения / выключения. Эти свойства являются ключом к созданию рабочего оптического транзистора.
«В настоящее время для вычисления «5 + 7» нам нужно отправить электрический сигнал для «5» и электрический сигнал для «7», а транзистор делает микширование для получения электрического сигнала для «12», - сказал проф. Агаруол. - Одно из препятствий при этом заключается в том, что материалы, способные смешивать оптические сигналы, также имеют очень сильные фоновые сигналы. Этот фоновый сигнал резко снижают коэффициент контрастности и включения / выключения, что приведет к ошибкам в выходе».
При фоновых сигналах, размывающих предполагаемый выход, все необходимые вычислительные характеристики для оптических транзисторов, такие как коэффициент включения / выключения, мощность модуляции и контраст смешения сигнала, были крайне низкими. Электрические транзисторы имеют высокие стандарты для этих качеств, которые предотвращают ошибки.
Поиск материалов, которые могут служить в оптических транзисторах, осложняется дополнительными требованиями к их свойствам. Только «нелинейные» материалы способны к такого рода смешиванию оптического сигнала.
Для решения этой проблемы исследовательская группа Агаруола начала поиск системы, в которой нет фонового сигнала для запуска: наноразмерный «пояс», выполненный из сульфида кадмия. Затем, приложив электрическое поле к нанопоясу, Агаруол и его коллеги смогли ввести оптические нелинейности в систему, которые позволяют смешивание выходного сигнала, который в противном случае был бы равен нулю.
«Наша система включается от нуля до чрезвычайно больших значений и, следовательно, имеет прекрасный контраст, а также большую модуляцию и коэффициенты включения / выключения, - сказал проф. Агаруолл. - Поэтому впервые мы получили оптическое устройство с выходом, которое действительно напоминает электронный транзистор».
С одним из этих ключевых компонентов, следующие шаги в направлении создания фотонного компьютера будут включать их интеграцию с оптическими межсоединениями, модуляторами и детекторами, чтобы продемонстрировать фактическое вычисление.
Исследования Ритеша Агаруола по фотонным вычислениям были сосредоточены на поиске правильной комбинации и физической конфигурации материалов, которые могут усиливать и смешивать световые волны способами, аналогичными электронным компьютерным компонентам
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
