Новая технология вычислений на основе света достигла частоты 10 000 ГГц, что более чем на 1 000 раз быстрее современных процессоров

Современные компьютеры основаны на перемещении электрических зарядов через полупроводниковые транзисторы - процесс, ограниченный физическими пределами скорости. Чтобы преодолеть этот барьер, исследовательская группа под руководством ученых из Миланского политехнического института успешно использовала колеблющийся свет не только для передачи данных, но и для их обработки. Исследование, опубликованное в журнале Nature Photonics, демонстрирует, что высококонтролируемые лазерные импульсы могут манипулировать материей для выполнения логических операций на частоте более 10 терагерц (ТГц) - более чем в 1000 раз быстрее, чем лучшие процессоры на рынке.

Чтобы достичь таких скоростей, исследователи использовали дисульфид вольфрама - микроскопический двумерный материал толщиной всего в три атомных слоя. Внутри этой чрезвычайно тонкой пленки электроны могут переходить в два различных квантовых состояния, обычно называемых "долинами" Эти долины выступают в качестве нового типа информационной единицы, функционирующей подобно стандартным нулям и единицам в традиционных вычислениях, но ими можно управлять гораздо быстрее. Применяя точную последовательность невероятно коротких вспышек света - каждая из которых длится всего несколько квадриллионных долей секунды - исследователи смогли избирательно активировать, деактивировать и манипулировать этими информационными состояниями.

Примечательно, что эти сверхбыстрые операции были выполнены при комнатной температуре с помощью световых импульсов, которые уже являются стандартными для лабораторных условий. Этот оптический подход также позволил команде независимо измерить, как долго закодированная информация остается стабильной до деградации, что является критическим фактором для любого будущего практического применения.

Несмотря на то, что исследователи признают, что еще остаются препятствия - например, увеличение количества битов и разработка более сложных последовательностей световых импульсов - эта успешная демонстрация закладывает конкретную основу для нового поколения сверхбыстрого компьютерного оборудования, работающего на световом питании.