Kiral mantık kapıları, ultra hızlı veri işlemcileri oluşturur

Işık tabanlı optik mantık kapıları, elektronik muadillerinden çok daha hızlı çalışır ve daha verimli ve ultra hızlı veri işleme ve aktarımına yönelik sürekli artan talebi karşılamak için çok önemli olabilir. Araştırmacılar tarafından geliştirilen yeni bir tür “optik kiralite” mantık kapısı Aalto Üniversitesi mevcut teknolojilerden yaklaşık bir milyon kat daha hızlı çalışır.

Elektronlar ve moleküller gibi, fotonlar da kiralite (veya el tercihi) olarak bilinen içsel bir serbestlik derecesine sahiptir. Sol elli ve sağ elli dairesel polarize ışıkla tanımlanan optik kiralite, kuantum teknolojileri, kiral doğrusal olmayan optik, algılama, görüntüleme ve gelişmekte olan "valleytronics" alanı gibi temel araştırma ve uygulamalar için büyük umut vaat ediyor.

Doğrusal olmayan optik malzeme

Yeni cihaz, mantıksal giriş sinyalleri olarak (özgül optik kiralitelerine göre 0 veya 1) farklı dalga boylarında iki dairesel polarize ışık demeti kullanarak çalışır. liderliğindeki araştırmacılar, Yi Zhang, bu ışınları kristalin yarı iletken malzeme MoS'nin atomik olarak ince levhalarına tuttu₂ toplu bir silikon dioksit substratı üzerinde. MoS₂ doğrusal olmayan bir optik malzemedir, yani giriş ışınından farklı bir frekansta ışık üretebilir.

Zhang ve meslektaşları yeni bir dalga boyunun (mantık çıkış sinyali) oluşumunu gözlemlediler. İki giriş ışınının kiralitesini ayarlayarak, (0,0), (0,1), (1,1) ve (1,0)'e karşılık gelen dört giriş kombinasyonu mümkündür. Doğrusal olmayan optik süreçte, üretilen çıkış sinyali, bu çıkış sinyalinin sırasıyla varlığına veya yokluğuna bağlı olarak mantık 1 veya mantık 0 olarak kabul edilir.

kiral seçim kuralları

Sistem, kristal malzemenin giriş ışınlarının kiralitesine duyarlı olması ve belirli kiral seçim kurallarına (MoS ile ilgili) uyması sayesinde çalışır.₂ tek tabakanın üç katlı dönme simetrisi). Bu kurallar, doğrusal olmayan çıkış sinyalinin üretilip üretilmeyeceğini belirler.

Araştırmacılar bu yaklaşımı kullanarak ultra hızlı (100 fs çalışma süresinden daha az) tamamen optik XNOR, NOR, AND, XOR, OR ve NAND mantık kapılarının yanı sıra bir yarım toplayıcı yapabildiler.

Hepsi bu kadar da değil: Ekip ayrıca, tek bir cihazın aynı anda paralel olarak çalışan birden fazla kiralite mantık kapısı içerebileceğini de gösterdi. Zhang, bunun tipik olarak cihaz başına bir mantık işlemi gerçekleştiren geleneksel optik ve elektrikli mantık cihazlarından kökten farklı olduğunu söylüyor. Bu tür eşzamanlı paralel mantıksal kapılar, karmaşık, çok işlevli mantık devreleri ve ağlar oluşturmak için kullanılabilir.

Mantık kapısı hız rekoru kırdı

Kiralite mantık kapıları ayrıca bir elektro-optik arabirimde elektronik olarak kontrol edilebilir ve yapılandırılabilir. Zhang, "Geleneksel olarak, elektronik ve optik/fotonik bilgi işlem arasındaki bağlantı, optikten elektriğe ve elektrikten optiğe yavaş ve verimsiz dönüşüm yoluyla gerçekleştiriliyordu" dedi. Fizik dünyası. "Kiralite mantıksal kapılarının elektriksel kontrolünü göstererek, elektrikli ve optik bilgi işlem arasında ilk ve doğrudan ara bağlantı için heyecan verici bir olasılık ortaya koyuyoruz."

Zhang, "Buna dayanarak, gelecekte tamamen optik bilgi işlem yöntemlerinin gerçekleştirilebileceğini umuyoruz" diyor.

Çalışmalarını rapor eden araştırmacılar Bilim Gelişmeler, şimdi kiralite mantık kapılarının verimliliğini artırmayı ve güç tüketimini azaltmayı umuyor.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/chiral-logic-gates-create-ultrafast-data-processors/