МОСКВА, 26 июля. /ТАСС/. Российские и европейские физики создали подход, позволяющий использовать «жидкий свет», сцепленные частицы света и материи, для реализации всех типов логических операций, применяемых в работе компьютеров. Созданные учеными устройства в сотни раз быстрее исполняют эти операции, чем их электронные аналоги, сообщила в пятницу пресс-служба Сколтеха (входит в группу ВЭБ.РФ).
«В отличие от электронов, фотоны не взаимодействуют друг с другом, и поэтому создание полностью оптического логического преобразователя долгое время оставалось физическим и технологическим вызовом. Мы решили эту задачу благодаря использованию уникальных свойств “жидкого света”, объединяющего в себе свойства как фотонов, так и электронов. Это позволило создать оптический поляритонный универсальный логический вентиль», — сказал научный сотрудник Сколтеха Денис Санников, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Ученые под руководством профессора Сколтеха — Павлоса Лагудакиса уже много лет работают над созданием различных систем, позволяющих управлять поведением так называемого «жидкого света». Он представляет собой набор из так называемых экситон-поляритонов — квазичастиц, представляющих собой комбинацию из электрона и «дырки», положительного заряда, а также электрона и частицы света.
В прошлом физики считали, что подобные структуры могут существовать лишь при температурах, близких к абсолютному нулю, однако российским и зарубежным ученым удалось несколько лет назад показать, что они могут возникать и при комнатной температуре. Также Санников и его коллеги создали первые поляритонные транзисторы, способные работать при комнатной температуре на частотах, в сотни раз превышающих эту характеристику для их электронных аналогов.
Недавно исследователи использовали эти транзисторы для создания полностью оптического устройства, способного исполнять логическую операцию ИЛИ-НЕ (NOR), в рамках которой логический вентиль сравнивает два значения друг с другом и выдает единицу в том случае, если они оба равны нулю, и ноль во всех других случаях. При помощи комбинаций из нескольких модулей NOR можно реализовать все остальные логические операции, что позволяет создавать на ее базе универсальные вычислительные системы.
Для демонстрации работы этого подхода ученые изготовили прототипы NOR-вентилей, состоящие из многослойных структур из прослоек полимерного материала MeLPPP, чьи молекулы особенно эффективно взаимодействуют со светом, а также миниатюрных зеркал из кварца и оксида таллия. Последующие опыты с ними показали, что они способны работать на частоте примерно в один терагерц, что в перспективе позволит создать сверхбыстрые и очень экономичные компьютеры на базе «жидкого света», подытожили физики.
