Cổng logic chiral tạo bộ xử lý dữ liệu cực nhanh

Các cổng logic quang dựa trên ánh sáng hoạt động nhanh hơn nhiều so với các cổng logic điện tử của chúng và có thể rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về xử lý và truyền dữ liệu cực nhanh và hiệu quả hơn. Một loại cổng logic “optical chirality” mới được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Aalto hoạt động nhanh hơn khoảng một triệu lần so với các công nghệ hiện có.

Giống như electron và phân tử, photon có cái gọi là mức độ tự do nội tại được gọi là đối xứng (hoặc thuận tay). Độ chirality quang học, được xác định bởi ánh sáng phân cực tròn thuận tay trái và tay phải, cho thấy nhiều hứa hẹn cho nghiên cứu và ứng dụng cơ bản như công nghệ lượng tử, quang học phi tuyến đối xứng, cảm biến, hình ảnh và lĩnh vực mới nổi của “điện tử thung lũng”.

Vật liệu quang phi tuyến

Thiết bị mới hoạt động bằng cách sử dụng hai chùm ánh sáng phân cực tròn có bước sóng khác nhau làm tín hiệu đầu vào logic (0 hoặc 1, tùy theo độ bất đối quang cụ thể của chúng). Các nhà nghiên cứu, đứng đầu là Yi Trương, chiếu các chùm tia này lên các tấm mỏng nguyên tử của vật liệu bán dẫn tinh thể MoS₂ trên một chất nền silicon dioxide số lượng lớn. MoS₂ là một vật liệu quang học phi tuyến, nghĩa là nó có thể tạo ra ánh sáng ở tần số khác với tần số của chùm tia đầu vào.

Zhang và các đồng nghiệp đã quan sát thấy việc tạo ra một bước sóng mới (tín hiệu đầu ra logic). Bằng cách điều chỉnh độ chirality của hai chùm đầu vào, bốn kết hợp đầu vào – tương ứng với (0,0), (0,1), (1,1) và (1,0) – có thể thực hiện được. Trong quá trình quang phi tuyến tính, tín hiệu đầu ra được tạo ra được coi là logic 1 hoặc logic 0 dựa trên sự hiện diện hoặc vắng mặt tương ứng của tín hiệu đầu ra này.

Quy tắc lựa chọn chiral

Hệ thống hoạt động nhờ vào thực tế là vật liệu tinh thể nhạy cảm với tính bất đối của các chùm đầu vào và tuân theo các quy tắc lựa chọn bất đối nhất định (liên quan đến MoS₂ đối xứng quay gấp ba lần của đơn lớp). Các quy tắc này xác định tín hiệu đầu ra phi tuyến tính có được tạo ra hay không.

Bằng cách sử dụng phương pháp này, các nhà nghiên cứu có thể tạo ra các cổng logic XNOR, NOR, AND, XOR, OR và NAND hoàn toàn quang học cực nhanh (dưới 100 fs), cũng như một bộ cộng nửa.

Và đó không phải là tất cả: nhóm cũng chỉ ra rằng một thiết bị duy nhất có thể chứa nhiều cổng logic chirality hoạt động song song cùng một lúc. Điều này hoàn toàn khác với các thiết bị logic quang và điện thông thường thường thực hiện một thao tác logic trên mỗi thiết bị, Zhang nói. Các cổng logic song song đồng thời như vậy có thể được sử dụng để xây dựng các mạng và mạch logic phức tạp, đa chức năng.

Cổng logic phá vỡ kỷ lục tốc độ

Các cổng logic chirality cũng có thể được điều khiển và cấu hình điện tử trong giao diện quang điện. Zhang cho biết: “Theo truyền thống, sự kết nối giữa điện toán điện tử và quang học/quang tử chủ yếu được thực hiện thông qua quá trình chuyển đổi quang-điện và điện-quang chậm và không hiệu quả”. Thế giới vật lý. “Chúng tôi chứng minh khả năng điều khiển điện của các cổng logic chirality, mở ra một triển vọng thú vị cho sự kết nối trực tiếp và đầu tiên giữa điện toán và quang học.”

Zhang cho biết: “Dựa trên điều này, chúng tôi hy vọng rằng các phương thức điện toán toàn quang có thể được hiện thực hóa trong tương lai.

Các nhà nghiên cứu, những người báo cáo công việc của họ trong Những tiến bộ khoa học, giờ đây hy vọng sẽ cải thiện hiệu quả của các cổng logic chirality và giảm mức tiêu thụ điện năng của chúng.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/chiral-logic-gates-create-ultrafast-data-processors/