Тактовая частота современных полупроводниковых микропроцессоров уже несколько лет «топчется» в районе единиц гигагерц и кардинально повысить ее, по-видимому, не удастся из-за невозможности преодоления «инерционного порога» подвижности электронов.
Потому о повышении быстродействия полупроводниковых микропроцессоров не стоит и мечтать, а как можно скорее переходить от электроники к фотонике. В этой области теоретически можно поднять частоту переключения состояний «фотонных» ячеек на 3-6 порядков – от терагерц до петагерц. То есть если сегодня время переключения состояния полупроводникового транзистора исчисляется наносекундами, то в фотонике время переключения оптического транзистора может достигать пико- и даже фемтосекунд.
Если в электронике управление электрическими состояниями полупроводникового материала транзистора (высокая проводимость/низкая проводимость, определяющие наличие или отсутствие сигнала, – «1»/«0») осуществляется с помощью электрических воздействий, то в фотонике – воздействием квантов света на намагниченность некоторых антиферромагнитных материалов. Однако до сих при таком управлении львиная доля энергозатрат преобразовывалась в тепло, отвод которого порождает ряд технологических и конструкторских проблем.
И вот исследовательской группой, образованной учеными Института общей физики им. Прохорова РАН, Московского технологического университета (до июня пошлого года – Московский институт радиотехники, электроники и автоматики – МИРЭА), МФТИ, Университета Регенсбурга (Германия) и Университета Неймегена (Нидерланды), недавно разработана высокоэффективная технология пикосекундного управления намагниченностью материала, которая может стать основополагающим решением при разработке нового поколения компьютерной техники.
Эта технология базируется на использовании электромагнитных импульсов терагерцового диапазона частот (так называемых «Т-лучей» с длинами волн 1-0,1 мм), расположенного между ИК- и СВЧ-диапазонами. Терагерцовые электромагнитные импульсы в экспериментах международной группы воздействовали на кристаллическую структуру антиферромагнетика – ортоферрита тулия, изменяя с высокой энергоэффективностью в течение пикосекунд магнитные свойства ионов железа и тулия. Ученые определили, что подобное высокоэффективное управление намагниченностью в терагерцовом диапазоне возможно в различных оксидах с ионами 3d и 4f.
Таким образом, намечен новый весьма перспективный путь создания устройств сверхскоростной передачи данных, их записи на магнитные носители и других базовых компонентов оптических компьютеров.
Комментарии
Отправить комментарий