चिराल लॉजिक गेट्स अल्ट्राफास्ट डेटा प्रोसेसर बनाते हैं

प्रकाश-आधारित ऑप्टिकल लॉजिक गेट अपने इलेक्ट्रॉनिक समकक्षों की तुलना में बहुत तेजी से काम करते हैं और अधिक कुशल और अल्ट्राफास्ट डेटा प्रोसेसिंग और ट्रांसफर की बढ़ती मांग को पूरा करने के लिए महत्वपूर्ण हो सकते हैं। शोधकर्ताओं द्वारा एक नए प्रकार का "ऑप्टिकल चिरैलिटी" लॉजिक गेट विकसित किया गया आल्टो विश्वविद्यालय मौजूदा प्रौद्योगिकियों की तुलना में लगभग दस लाख गुना तेजी से काम करता है।

इलेक्ट्रॉनों और अणुओं की तरह, फोटॉन में स्वतंत्रता की एक तथाकथित आंतरिक डिग्री होती है जिसे चिरलिटी (या हैंडनेस) के रूप में जाना जाता है। ऑप्टिकल चिरैलिटी, जिसे बाएं हाथ और दाएं हाथ से गोलाकार ध्रुवीकृत प्रकाश द्वारा परिभाषित किया गया है, मौलिक अनुसंधान और क्वांटम प्रौद्योगिकियों, चिरल नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स, सेंसिंग, इमेजिंग और "वैलेट्रॉनिक्स" के उभरते क्षेत्र जैसे अनुप्रयोगों के लिए महान वादा दिखाता है।

अरैखिक ऑप्टिकल सामग्री

नया उपकरण अलग-अलग तरंग दैर्ध्य के दो गोलाकार ध्रुवीकृत प्रकाश पुंजों को लॉजिक इनपुट सिग्नल (0 या 1, उनकी विशिष्ट ऑप्टिकल चिरैलिटी के अनुसार) के रूप में उपयोग करके काम करता है। शोधकर्ताओं ने नेतृत्व किया यी झांग, इन किरणों को क्रिस्टलीय अर्धचालक सामग्री MoS के परमाणु रूप से पतले स्लैब पर चमकाया₂ एक थोक सिलिकॉन डाइऑक्साइड सब्सट्रेट पर। विदेश राज्य मंत्री₂ एक अरेखीय ऑप्टिकल सामग्री है, अर्थात यह इनपुट बीम की तुलना में भिन्न आवृत्ति पर प्रकाश उत्पन्न कर सकता है।

झांग और सहकर्मियों ने एक नई तरंग दैर्ध्य (लॉजिक आउटपुट सिग्नल) की पीढ़ी का अवलोकन किया। दो इनपुट बीम की चिरलिटी को समायोजित करके, चार इनपुट संयोजन - (0,0), (0,1), (1,1) और (1,0) के अनुरूप - संभव हैं। नॉनलाइनियर ऑप्टिकल प्रक्रिया में, उत्पन्न आउटपुट सिग्नल को इस आउटपुट सिग्नल की उपस्थिति या अनुपस्थिति के आधार पर क्रमशः तर्क 1 या तर्क 0 माना जाता है।

चिरल चयन नियम

सिस्टम इस तथ्य के कारण काम करता है कि क्रिस्टलीय सामग्री इनपुट बीम की चिरलिटी के प्रति संवेदनशील है और कुछ चिरल चयन नियमों (एमओएस से संबंधित) का पालन करती है₂ मोनोलेयर की तीन गुना घूर्णी समरूपता)। ये नियम निर्धारित करते हैं कि नॉनलाइनियर आउटपुट सिग्नल उत्पन्न होता है या नहीं।

इस दृष्टिकोण का उपयोग करके, शोधकर्ता अल्ट्राफास्ट (100 एफएस ऑपरेटिंग समय से कम) ऑल-ऑप्टिकल XNOR, NOR, AND, XOR, OR और NAND लॉजिक गेट, साथ ही एक आधा-योजक बनाने में सक्षम थे।

और इतना ही नहीं: टीम ने यह भी दिखाया कि एक ही डिवाइस में एक ही समय में समानांतर में संचालित होने वाले कई चिरैलिटी लॉजिक गेट हो सकते हैं। झांग कहते हैं, यह पारंपरिक ऑप्टिकल और इलेक्ट्रिकल लॉजिक उपकरणों से मौलिक रूप से भिन्न है जो आम तौर पर प्रति डिवाइस एक लॉजिक ऑपरेशन करते हैं। ऐसे एक साथ समानांतर तार्किक द्वारों का उपयोग जटिल, बहुक्रियाशील तर्क सर्किट और नेटवर्क के निर्माण के लिए किया जा सकता है।

लॉजिक गेट ने तोड़ा स्पीड रिकॉर्ड

चिरैलिटी लॉजिक गेट्स को इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल इंटरफ़ेस में इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित और कॉन्फ़िगर भी किया जा सकता है। झांग बताते हैं, "परंपरागत रूप से, इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टिकल/फोटोनिक कंप्यूटिंग के बीच संबंध मुख्य रूप से धीमी और अकुशल ऑप्टिकल-टू-इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रिकल-टू-ऑप्टिकल रूपांतरण के माध्यम से महसूस किया गया है।" भौतिकी की दुनिया. "हम चिरैलिटी लॉजिकल गेट्स के विद्युत नियंत्रण का प्रदर्शन करते हैं, जिससे विद्युत और ऑप्टिकल कंप्यूटिंग के बीच पहले और सीधे अंतर्संबंध के लिए एक रोमांचक संभावना खुलती है।"

झांग कहते हैं, "इसके आधार पर, हमें उम्मीद है कि भविष्य में सभी-ऑप्टिकल कंप्यूटिंग तौर-तरीकों को साकार किया जा सकता है।"

शोधकर्ता, जो अपने काम की रिपोर्ट करते हैं विज्ञान अग्रिम, अब अपने चिरैलिटी लॉजिक गेट्स की दक्षता में सुधार करने और उनकी बिजली की खपत को कम करने की उम्मीद है।

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/chiral-logic-gates-create-ultrafast-data-processors/