ลอจิกเกต Chiral สร้างตัวประมวลผลข้อมูลที่รวดเร็วเป็นพิเศษ

ลอจิกเกตแบบออปติคัลที่ใช้แสงทำงานได้เร็วกว่าแบบอิเล็กทรอนิกส์มากและอาจมีความสำคัญต่อการตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการประมวลผลและถ่ายโอนข้อมูลที่มีประสิทธิภาพและรวดเร็วยิ่งขึ้น ลอจิกเกตชนิดใหม่ “ออปติคอลไคราลิตี” ที่พัฒนาขึ้นโดยนักวิจัยที่ มหาวิทยาลัย Aalto ทำงานได้เร็วกว่าเทคโนโลยีที่มีอยู่ประมาณล้านเท่า

เช่นเดียวกับอิเล็กตรอนและโมเลกุล โฟตอนมีระดับอิสระที่แท้จริงที่เรียกว่า chirality (หรือความถนัด) chirality ออปติคอลซึ่งกำหนดโดยแสงโพลาไรซ์แบบวงกลมที่ถนัดซ้ายและถนัดขวา แสดงให้เห็นถึงความหวังที่ยอดเยี่ยมสำหรับการวิจัยพื้นฐานและการใช้งาน เช่น เทคโนโลยีควอนตัม ออปติคแบบไม่เชิงเส้นแบบ chiral การตรวจจับ การถ่ายภาพ และสาขาที่เกิดขึ้นใหม่ของ "valleytronics"

วัสดุออปติกแบบไม่เชิงเส้น

อุปกรณ์ใหม่นี้ทำงานโดยใช้ลำแสงโพลาไรซ์แบบวงกลม 0 ลำที่มีความยาวคลื่นต่างกันเป็นสัญญาณอินพุตแบบลอจิก (1 หรือ XNUMX ตามค่า chirality เชิงแสงที่เฉพาะเจาะจง) คณะนักวิจัยนำโดย ยี่จางส่องลำแสงเหล่านี้ไปยังแผ่นคอนกรีตบางระดับอะตอมของวัสดุสารกึ่งตัวนำที่เป็นผลึก MoS₂ บนพื้นผิวซิลิกอนไดออกไซด์จำนวนมาก มส₂ เป็นวัสดุออปติคัลแบบไม่เชิงเส้น กล่าวคือ สามารถสร้างแสงที่ความถี่แตกต่างจากของลำแสงอินพุต

Zhang และเพื่อนร่วมงานสังเกตการสร้างความยาวคลื่นใหม่ (สัญญาณเอาต์พุตลอจิก) ด้วยการปรับ chirality ของคานอินพุตทั้งสอง ชุดค่าผสมอินพุตสี่ชุด – ที่สอดคล้องกับ (0,0), (0,1), (1,1) และ (1,0) – เป็นไปได้ ในกระบวนการทางแสงแบบไม่เชิงเส้น สัญญาณเอาต์พุตที่สร้างขึ้นจะถือเป็นลอจิก 1 หรือลอจิก 0 ขึ้นอยู่กับการมีอยู่หรือไม่มี ตามลำดับ ของสัญญาณเอาต์พุตนี้

กฎการเลือก Chiral

ระบบทำงานด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าวัสดุผลึกมีความไวต่อ chirality ของลำแสงอินพุตและเป็นไปตามกฎการเลือก chiral บางประการ (ที่เกี่ยวข้องกับ MoS₂ สมมาตรการหมุนสามเท่าของ monolayer) กฎเหล่านี้กำหนดว่าสัญญาณเอาต์พุตแบบไม่เชิงเส้นถูกสร้างขึ้นหรือไม่

เมื่อใช้แนวทางนี้ นักวิจัยสามารถสร้างลอจิกเกต XNOR, NOR, AND, XOR, OR และ NAND แบบออปติคอลออปติคอลทั้งหมดได้เร็วมาก (น้อยกว่า 100 fs) ตลอดจน half-adder

ยังไม่หมดเท่านั้น ทีมงานยังแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์เครื่องเดียวสามารถมีลอจิกเกตหลายตัวที่ทำงานพร้อมกันได้พร้อมกัน สิ่งนี้แตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับอุปกรณ์ลอจิกเชิงแสงและลอจิกทางไฟฟ้าทั่วไปที่โดยทั่วไปจะดำเนินการลอจิกหนึ่งตัวต่อหนึ่งอุปกรณ์ Zhang กล่าว ลอจิคัลเกตแบบขนานพร้อมกันดังกล่าวสามารถใช้สร้างวงจรและเครือข่ายลอจิกแบบมัลติฟังก์ชั่นที่ซับซ้อนได้

ประตูลอจิกทำลายสถิติความเร็ว

ลอจิกเกต chirality ยังสามารถควบคุมและกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ในอินเทอร์เฟซแบบอิเล็กโทร-ออปติก “ตามธรรมเนียมแล้ว การเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์และออปติคัล/โฟโตนิกส่วนใหญ่เกิดขึ้นได้จากการแปลงออปติคอลเป็นไฟฟ้าและไฟฟ้าเป็นออปติคัลที่ช้าและไม่มีประสิทธิภาพ” จางบอก โลกฟิสิกส์. “เราสาธิตการควบคุมไฟฟ้าของลอจิคัลเกต chirality ซึ่งเป็นการเปิดโอกาสอันน่าตื่นเต้นสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างกันโดยตรงระหว่างไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ออปติกเป็นครั้งแรกและโดยตรง”

“จากข้อมูลนี้ เราหวังว่ารูปแบบการประมวลผลแบบออปติคัลทั้งหมดจะสามารถเป็นจริงได้ในอนาคต” Zhang กล่าว

นักวิจัยที่รายงานผลงานของพวกเขาใน วิทยาศาสตร์ก้าวหน้าตอนนี้หวังว่าจะปรับปรุงประสิทธิภาพของลอจิกเกต chirality และลดการใช้พลังงาน

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/chiral-logic-gates-create-ultrafast-data-processors/