Kiralna logična vrata ustvarjajo ultra hitre podatkovne procesorje

Optična logična vrata, ki temeljijo na svetlobi, delujejo veliko hitreje kot njihovi elektronski dvojniki in so lahko ključnega pomena za izpolnjevanje vedno večjega povpraševanja po učinkovitejši in ultra hitri obdelavi in ​​prenosu podatkov. Nova vrsta logičnih vrat "optične kiralnosti", ki so jih razvili raziskovalci na Univerza Aalto deluje približno milijonkrat hitreje od obstoječih tehnologij.

Tako kot elektroni in molekule imajo fotoni tako imenovano intrinzično stopnjo svobode, znano kot kiralnost (ali ročnost). Optična kiralnost, ki je definirana z levo in desno krožno polarizirano svetlobo, kaže veliko obetav za temeljne raziskave in aplikacije, kot so kvantne tehnologije, kiralna nelinearna optika, zaznavanje, slikanje in nastajajoče področje "valleytronics".

Nelinearni optični material

Nova naprava deluje z uporabo dveh krožno polariziranih svetlobnih žarkov različnih valovnih dolžin kot logičnih vhodnih signalov (0 ali 1, glede na njihovo specifično optično kiralnost). Raziskovalci pod vodstvom Yi Zhangje te žarke usmeril na atomsko tanke plošče kristalnega polprevodniškega materiala MoS₂ na masivnem substratu iz silicijevega dioksida. MoS₂ je nelinearni optični material, kar pomeni, da lahko ustvarja svetlobo na drugačni frekvenci od frekvence vhodnega žarka.

Zhang in sodelavci so opazovali generiranje nove valovne dolžine (logični izhodni signal). S prilagajanjem kiralnosti obeh vhodnih žarkov so možne štiri vhodne kombinacije – ki ustrezajo (0,0), (0,1), (1,1) in (1,0). V nelinearnem optičnem procesu se ustvarjeni izhodni signal obravnava kot logična 1 ali logična 0 glede na prisotnost oziroma odsotnost tega izhodnega signala.

Kiralna pravila izbire

Sistem deluje zahvaljujoč dejstvu, da je kristalni material občutljiv na kiralnost vhodnih žarkov in upošteva določena pravila kiralne selekcije (povezana z MoS₂ trojna rotacijska simetrija monosloja). Ta pravila določajo, ali se ustvari nelinearni izhodni signal ali ne.

S tem pristopom je raziskovalcem uspelo izdelati ultrahitra (manj kot 100 fs delovni čas) povsem optična logična vrata XNOR, NOR, AND, XOR, OR in NAND ter polseštevalnik.

In to še ni vse: ekipa je tudi pokazala, da lahko ena sama naprava vsebuje več logičnih vrat kiralnosti, ki delujejo hkrati in vzporedno. To se radikalno razlikuje od običajnih optičnih in električnih logičnih naprav, ki običajno izvajajo eno logično operacijo na napravo, pravi Zhang. Takšna sočasna vzporedna logična vrata bi lahko uporabili za izdelavo kompleksnih, večnamenskih logičnih vezij in omrežij.

Logična vrata podirajo hitrostni rekord

Logična vrata kiralnosti je mogoče nadzorovati in konfigurirati tudi elektronsko v elektrooptičnem vmesniku. »Tradicionalno je bila povezava med elektronskim in optičnim/fotonskim računalništvom v glavnem realizirana s počasno in neučinkovito pretvorbo optično v električno in električno v optično pretvorbo,« pravi Zhang. Svet fizike. "Demonstriramo električno kontrolo logičnih vrat kiralnosti, kar odpira vznemirljivo možnost za prvo in neposredno medsebojno povezavo med električnim in optičnim računalništvom."

"Na podlagi tega upamo, da bo mogoče v prihodnosti realizirati popolnoma optične računalniške modalitete," pravi Zhang.

Raziskovalci, ki poročajo o svojem delu v Znanost Predplačila, zdaj upajo, da bodo izboljšali učinkovitost svojih kiralnih logičnih vrat in zmanjšali njihovo porabo energije.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/chiral-logic-gates-create-ultrafast-data-processors/