Разработан эффективный оптический «транзистор»

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. 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.