Nová součástka umožní stokrát zrychlit přenos dat. Elektronům pomáhají fotony

Nová součástka umožní stokrát zrychlit přenos dat. Elektronům pomáhají fotony

Výzkumníci z Univerzity v Illinois (USA) vyvinuli nový druh laserového tranzistoru. Umožňuje rychle přepínat mezi dvěma stabilními energetickými stavy: elektrickým a světelným. Taková součástka by měla umožnit stonásobně rychlejší přenos dat než současná elektronická zařízení. Informaci zveřejnili na univerzitním webu. Studii publikoval vědecký žurnál Applied Physics Letters.

„Zabudování tranzistoru s elektrickou a optickou bistabilitou do počítačového čipu výrazně zvýší rychlost zpracování dat, protože zařízení mohou komunikovat, aniž se vyskytly interference. Tyto vznikají v tranzistorech, které přenášejí signál pouze pomocí elektronů,“ řekl vedoucí výzkumu Milton Feng.

Problém s Moorem

V elektronických zařízeních jsou mikročipy tvořeny miliardami malých tranzistorů, které slouží jako brány na usměrňování toku elektronů přes integrovaný obvod.

Tato konfigurace fungovala dobře během několika desetiletí, ale při neustálém zmenšování součástek se počet tranzistorů na stejné ploše neustále zvyšuje jak praví Moorův zákonem. Toto zhuštění přináší zároveň i několik technické problémy, kvůli kterým se může zastavit růst rychlosti procesorů. Kromě toho, že současné extrémně malé tranzistory je velmi obtížné ještě více zmenšovat, nastává problém s energetickou účinností při jejich těsném uložení na čipu.

Světlo se v integrovaném obvodu šíří mnohem rychleji než elektrony, a proto by přechod na fotonické procesory tuto situaci na nějaký čas mohl vyřešit. Proto se vědci zabývají vývojem komponent využívajících světelných přenosů.

Klepněte pro větší obrázek

Feng ve spolupráci s kolegou Nickem Holonyakem mladším, vynálezcem laserové diody, navrhli již v roce 2004 koncept laserového tranzistoru, obsahujícího elektrické i optické výstupy. Tento opticko-elektrický spínač by mohl sloužit jako základní stavební prvek optické logiky.

„V datových centrech se dají dělat libovolné výpočty. Údaje tam i zpět se posílají pomocí optických propojení. Signály se v současnosti modulují laserovými diodami, které však mají své fyzikální omezení. Laserový tranzistor je technologie nové generace a mohl by být až stokrát rychlejší,“ řekl Feng.

Fotony zvýší rychlost tranzistoru

Laserové diody mají dva porty, elektrický vstup a světelný výstup. Laserový tranzistor má tři porty. Elektrický vstup a dva energeticky stabilní výstupy, elektrický a světelný. Uspořádání s třemi porty umožňuje využívat složité fyzikální vztahy mezi elektrony a fotony.

Například nejrychlejší způsob přepínání proudu v polovodičovém materiálu se provádí prostřednictvím tunelových přechodů elektronů mezi energetickými pásmy. Fotony pomáhají elektronům zvládat tyto přechody lépe a celé zařízení tím podstatně urychlují.

V rámci nejnovějšího výzkumu vědci zjistili, že v laserovém tranzistoru se vyskytuje nejen tunelování urychlované fotony, ale dochází také ke stimulaci absorpce fotonů v dutině laseru.

Optické spínání se tak v zařízení ještě zrychluje a umožňuje mu pracovat s ultrarychlou modulací signálu ve femtosekundovém (10 -15 s) rozsahu. Tímto způsobem lze podle výzkumníků provést obrovské množství energeticky úsporných datových přenosů.

Vědci popsali existenci optické bistability zatím jen při teplotě -50 °C. V rámci další výzkumné práce chtějí dokázat, že zařízení pracuje i při pokojové teplotě, plánují dále zkoumat jeho fyzikální podstatu a hledat aplikace pro jeho využití.

Diskuze (11) Další článek: HP opravilo ovladače audia, jejichž součástí byl keylogger

Témata článku: Technologie, USA, Čipy, Procesory, Nanotechnologie, Tranzistory, Mooreův zákon, Nová generace, Moore, Nový druh, Vědecký žurnál, Obrovské množství, Datový přenos, Světelný přenos, Univerzita v Illinois, Součástka, Nanometr, Počítačový čip, Stejná plocha, Laserová dioda, Technický problém, Elektronické zařízení, Optické propojení, Mikročip, Pokojová teplota


Určitě si přečtěte

ELONOVINKY: Druhá strana popularity – servisy Tesly jsou přeplněné a nestíhají

ELONOVINKY: Druhá strana popularity – servisy Tesly jsou přeplněné a nestíhají

** Automobilka Tesla neustále zvyšuje prodeje svých vozů ** S kvapně rostoucím počtem nových majitelů Tesel ale stoupá i počet zákazníků servisů ** Servisy Tesly nestíhají, firma proto řeší další akutní problém

Petr Melechin, Karel Dlabač | 72

Do kanceláře to nejlepší: Test notebooku HP Elitebook 830 G5

Do kanceláře to nejlepší: Test notebooku HP Elitebook 830 G5

** HP se u nového Elitebooku snaží o nadstandardní výbavu ** Notebook klade důraz na videokonference ve firemním prostředí ** Unikátní displej umí omezit čitelnost z boku

Tomáš Holčík | 57

Osudová havárie Concordu: Před 18 lety přišel konec nadzvukových dopravních letadel

Osudová havárie Concordu: Před 18 lety přišel konec nadzvukových dopravních letadel

** Concorde byl nejrychlejším dopravním letadlem ** Atlantik dokázal přeletět za cca 3 až 3,5 hodiny ** Před osmnácti lety tragická havárie provoz těchto letadel prakticky ukončila

David Polesný, Jiří Černý | 37

Nvidia představila nové grafické karty GeForce RTX. Nastavila šílené ceny a chce přesvědčit ray tracingem

Nvidia představila nové grafické karty GeForce RTX. Nastavila šílené ceny a chce přesvědčit ray tracingem

** Nvidia představila nové desktopové herní grafické karty GeForce RTX ** Tři modely se pyšní masivním výkonem pouze ve spojení s ray tracingem ** Ceny jsou mnohem vyšší než u předchozích generací

Karel Javůrek | 106


Aktuální číslo časopisu Computer

Megatest: 13 grafických karet

Srovnání 7 dokovacích stanic s USB-C

Jak na perfektní noční fotografie

Kvalitní zdroje informací pro sebevzdělávání