Gerbang logika kiral membuat prosesor data ultra cepat

Gerbang logika optik berbasis cahaya beroperasi jauh lebih cepat daripada rekan elektroniknya dan dapat menjadi sangat penting untuk memenuhi permintaan yang terus meningkat akan pemrosesan dan transfer data yang lebih efisien dan sangat cepat. Jenis baru gerbang logika "kiralitas optik" yang dikembangkan oleh para peneliti di Universitas Aalto bekerja sekitar satu juta kali lebih cepat dari teknologi yang ada.

Seperti elektron dan molekul, foton memiliki apa yang disebut derajat kebebasan intrinsik yang dikenal sebagai kiralitas (atau wenangan). Kiralitas optik, yang ditentukan oleh cahaya terpolarisasi sirkuler tangan kiri dan tangan kanan, menunjukkan harapan besar untuk penelitian fundamental dan aplikasi seperti teknologi kuantum, optik nonlinier kiral, penginderaan, pencitraan, dan bidang "valleytronics" yang muncul.

Bahan optik nonlinier

Perangkat baru bekerja dengan menggunakan dua berkas cahaya terpolarisasi sirkular dengan panjang gelombang berbeda sebagai sinyal input logika (0 atau 1, sesuai dengan kiralitas optik spesifiknya). Para peneliti yang dipimpin oleh Yi Zhang, menyinari balok-balok ini ke lempengan atom tipis dari bahan semikonduktor kristal MoS₂ pada substrat silikon dioksida massal. MoS₂ adalah bahan optik nonlinier, yaitu dapat menghasilkan cahaya pada frekuensi yang berbeda dengan sinar input.

Zhang dan rekannya mengamati generasi panjang gelombang baru (sinyal keluaran logika). Dengan menyesuaikan kiralitas dari dua berkas masukan, empat kombinasi masukan – sesuai dengan (0,0), (0,1), (1,1) dan (1,0) – dimungkinkan. Dalam proses optik nonlinear, sinyal keluaran yang dihasilkan dianggap sebagai logika 1 atau logika 0 berdasarkan ada atau tidaknya masing-masing sinyal keluaran ini.

Aturan pemilihan kiral

Sistem ini bekerja berkat fakta bahwa bahan kristal peka terhadap kiralitas balok input dan mematuhi aturan pemilihan kiral tertentu (terkait dengan MoS₂ simetri rotasi tiga lapis monolayer). Aturan-aturan ini menentukan apakah sinyal keluaran nonlinier dihasilkan atau tidak.

Dengan menggunakan pendekatan ini, para peneliti dapat membuat gerbang logika XNOR, NOR, AND, XOR, OR dan NAND ultrafast (kurang dari 100 fs), serta setengah penambah.

Dan itu belum semuanya: tim juga menunjukkan bahwa satu perangkat dapat berisi beberapa gerbang logika kiralitas yang beroperasi pada waktu yang sama secara paralel. Ini sangat berbeda dengan perangkat logika optik dan elektrik konvensional yang biasanya melakukan satu operasi logika per perangkat, kata Zhang. Gerbang logis paralel simultan seperti itu dapat digunakan untuk membangun sirkuit dan jaringan logika multifungsi yang kompleks.

Gerbang logika memecahkan rekor kecepatan

Gerbang logika kiralitas juga dapat dikontrol dan dikonfigurasi secara elektronik dalam antarmuka elektro-optik. “Secara tradisional, hubungan antara komputasi elektronik dan optik/fotonik terutama diwujudkan melalui konversi optik-ke-listrik dan listrik-ke-optik yang lambat dan tidak efisien,” kata Zhang Dunia Fisika. “Kami mendemonstrasikan kontrol listrik dari gerbang logis kiralitas, membuka prospek menarik untuk interkoneksi pertama dan langsung antara komputasi listrik dan optik.”

“Berdasarkan hal tersebut, kami berharap modalitas komputasi semua optik dapat direalisasikan di masa mendatang,” kata Zhang.

Para peneliti, yang melaporkan pekerjaan mereka di Kemajuan ilmu pengetahuan, sekarang berharap untuk meningkatkan efisiensi gerbang logika kiralitas mereka dan mengurangi konsumsi daya mereka.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/chiral-logic-gates-create-ultrafast-data-processors/