ลอจิกเกตตัวแรกที่ทำงานในไทม์สเกลเฟมโตวินาทีสามารถช่วยนำเข้าสู่ยุคของการประมวลผลข้อมูลที่ความถี่เพตะเฮิรตซ์ ซึ่งเร็วกว่าคอมพิวเตอร์สเกลกิกะเฮิรตซ์ในปัจจุบันถึงล้านเท่า ประตูใหม่นี้พัฒนาโดยนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์ในสหรัฐอเมริกา และมหาวิทยาลัยฟรีดริช-อเล็กซานเดอร์มหาวิทยาลัยเออร์ลังเงน-เนิร์นแบร์ก (FAU) ในเยอรมนี เป็นการประยุกต์ใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์คลื่นแสง
โดยพื้นฐานแล้ว
เป็นการสับเปลี่ยนอิเล็กตรอนไปรอบๆ ด้วยสนามแสง และควบคุมทั้งสองอย่าง ผู้ให้บริการชาร์จจริงและเสมือน ในระบบอิเล็กทรอนิกส์คลื่นแสง นักวิทยาศาสตร์ใช้แสงเลเซอร์เพื่อนำทางการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในสสาร จากนั้นใช้ประโยชน์จากการควบคุมนี้เพื่อสร้างองค์ประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์
“เนื่องจากแสงแกว่งเร็วมาก (ประมาณสองสามร้อยล้านครั้งต่อวินาที) การใช้แสงสามารถเพิ่มความเร็วให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้ประมาณ 10,000 เท่าเมื่อเทียบกับชิปคอมพิวเตอร์” โทเบียส บูลากี นักฟิสิกส์เลเซอร์ในกลุ่มของปีเตอร์ ฮอมเมลฮอฟฟ์กล่าวที่ FAU และผู้เขียนคนแรกของการศึกษา
ในธรรมชาติบนประตูใหม่ “ด้วยผลงานปัจจุบันของเรา เราสามารถเสนอแนวคิดสำหรับลอจิกเกตที่ขับเคลื่อนด้วยฟิลด์แสงตัวแรก (หน่วยการสร้างพื้นฐานสำหรับสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ใดๆ) และยังสาธิตหลักการทำงานของมันได้ด้วยการทดลอง” ในการทำงาน และเพื่อนร่วมงานได้เตรียมสายไฟ
ที่ทำจากกราฟีนขนาดเล็กที่เชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดทองคำ 2 ขั้วและฉายแสงด้วยเลเซอร์พัลส์ซึ่งกินเวลาไม่กี่สิบเฟมโตวินาที (10 -15วินาที) พัลส์เลเซอร์นี้กระตุ้นหรือทำให้อิเล็กตรอนในกราฟีนเกิดการเคลื่อนไหวและทำให้พวกมันแพร่กระจายไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง จึงสร้างกระแสไฟฟ้าสุทธิ
ผู้ให้บริการชาร์จเสมือนและจริงนักวิจัย ได้ทำงานเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์คลื่นแสงในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา และงานล่าสุดใช้ประโยชน์จากการค้นพบล่าสุดของพวกเขาที่จุดเชื่อมต่อทอง-กราฟีนที่น่าตื่นเต้นทำให้ผู้ให้บริการชาร์จอิเล็กทรอนิกส์สองประเภทแตกต่างกัน: เสมือนจริงและของจริง
นักวิจัยอธิบายว่า
พาหะเสมือนถูกตั้งค่าในการเคลื่อนที่ตามทิศทางสุทธิเท่านั้นในขณะที่เลเซอร์พัลส์เปิดอยู่ นักวิจัยอธิบาย และด้วยเหตุนี้จึงเกิดขึ้นชั่วคราว ดังนั้นจึงต้องวัดการมีส่วนร่วมของพาหะเสมือนกับกระแสสุทธิระหว่างการกระตุ้นด้วยแสงนักวิจัยได้ทำการวัดนี้โดยการตรวจสอบโพลาไรเซชันสุทธิ
ที่เกิดจากพาหะเสมือนในอิเล็กโทรดทองคำที่ติดอยู่กับกราฟีน ในส่วนของพาหะประจุจริงนั้นยังคงแพร่กระจายไปในทิศทางที่ต้องการแม้ว่าจะปิดพัลส์เลเซอร์แล้วก็ตาม ดังนั้นจึงสามารถวัดการมีส่วนร่วมของพวกมันต่อกระแสสุทธิได้หลังจากการกระตุ้นด้วยแสงสิ้นสุดลงนักวิจัยกล่าวว่าผลลัพธ์ของการวัดนั้น
“น่าทึ่ง”: โดยการเปลี่ยนรูปร่างของพัลส์เลเซอร์ พวกเขาพบว่าพวกมันสามารถสร้างกระแสที่มีเพียงพาหะประจุจริงหรือเสมือนเท่านั้นที่มีบทบาท ความสามารถในการควบคุมตัวพาประจุสองประเภทที่แตกต่างกันด้วยวิธีนี้ทำให้พวกเขาสามารถสร้างลอจิกเกตที่ทำงานในระดับเวลาเฟมโตวินาทีได้เป็นครั้งแรก
การทำงาน
ของลอจิกเกตแนวคิดพื้นฐานของลอจิกเกตใหม่คือการเข้ารหัสสัญญาณไบนารีสองตัว (0 และ 1 ตามมาตรฐานในลอจิกของคอมพิวเตอร์) ในรูปของพัลส์เลเซอร์สองสามวงจร นั่นคือในเฟส “พาหะ-ซอง” ของพวกมัน อธิบาย เมื่อพัลส์เลเซอร์ทั้งสองนี้มีปฏิสัมพันธ์กับโครงสร้าง
ของกราฟีนสีทอง แต่ละอันจะสร้างพัลส์ปัจจุบันที่เร็วเป็นพิเศษ ดังนั้น จากพัลส์เลเซอร์ที่เข้ามา 2 พัลส์ นักวิจัยสามารถสร้างพัลส์ปัจจุบัน 2 พัลส์ที่รวมกันหรือหักล้างกันได้“สัญญาณเอาท์พุตแบบไบนารี (อีกครั้งเป็น 0 หรือ 1) ได้มาจากระดับของกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นซึ่งวัดได้จากอิเล็กโทรดทอง
คำอันใดอันหนึ่ง” ฮอมเมลฮอฟฟ์กล่าว “ไทม์สเกลสำหรับการทำงานของลอจิกนั้นถูกจำกัดโดยพื้นฐานจากเวลาเปิดของพัลส์ปัจจุบันทั้งสอง ซึ่งถูกกำหนดโดยกลไกทางกลเชิงควอนตัมพื้นฐานที่ขับเคลื่อนโดยความถี่ของพัลส์เลเซอร์”ด้วยพารามิเตอร์ที่ใช้ในการทดลอง ทีมงานคาดการณ์ถึงขีดจำกัดสูงสุด
สำหรับแบนด์วิธของลอจิกเกตที่ความถี่ออปติกการขับขี่ที่ 0.36 PHz หรือเทียบเท่า 2.8 fsในขณะที่นักวิจัย อย่างน้อยก็ในขณะนี้ ลังเลใจเกี่ยวกับการใช้งานโดยตรงกับประตูใหม่ พวกเขากล่าวว่าขั้นตอนต่อไปคือการพิสูจน์ว่าสามารถทำงานได้ในช่วงเวลาที่เร็วกว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป
“เราค่อนข้างมั่นใจว่าเป็นกรณีนี้ แต่การปรับขนาดระบบของเราให้มีประตูมากขึ้นเพื่อสร้างตรรกะที่ซับซ้อนจะเป็นปัญหามากกว่า: ที่นี่เราจะต้องหาวิธีรักษาความเร็วให้สูง”กล่าวสำหรับการรวมเกตเหล่านี้เข้ากับอุปกรณ์จริง ทีมงานทราบว่าระบบจะต้องมีขนาดเล็กกว่าที่เป็นอยู่มาก นี่หมายถึงการใช้แผนภาพ
ออปติกระยะใกล้เพื่อหลีกเลี่ยงข้อเท็จจริงที่ว่าการโฟกัสของเลเซอร์ไม่สามารถทำให้เล็กกว่าความยาวคลื่นของพัลส์เลเซอร์ขับเคลื่อนจริง (ประมาณ 800 นาโนเมตร) ซึ่งใหญ่เกินไปสำหรับมาตราส่วนความยาวอิเล็กทรอนิกส์“สุดท้าย เลเซอร์พัลส์ที่เราใช้ในงานนี้ต้องค่อนข้างรุนแรง ซึ่งเป็นอีกจุดหนึ่ง
ตำแหน่งของการโต้ตอบของแสงระยะใกล้จะถูกกำหนดโดยตำแหน่งของรูรับแสง และความละเอียดจะถูกจำกัดโดยขนาดของรูรับแสงเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เวลาผ่านไปอีก 44 ปี ก่อนในสหราชอาณาจักรจะสามารถเอาชนะขีดจำกัดการเลี้ยวเบนได้ทางนี้. พวกเขาใช้ไมโครเวฟที่มีความยาวคลื่น 3 ซม.
ดังนั้นความละเอียดเพียง 1 เซนติเมตรจึงยังคงทะลุขีดจำกัดการเลี้ยวเบน แต่คงต้องใช้เวลาอีกนับสิบปีก่อนที่จะมีใครประสบความสำเร็จด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงระยะใกล้ที่ความยาวคลื่นที่มองเห็นได้
ในช่วงทศวรรษที่ 1980 นักฟิสิกส์ที่ทำงานเกี่ยวกับเลเซอร์รุ่นแรกๆ ในยุโรปในฐานะนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาได้ทำงานที่ IBM ในเวลานั้น เพื่อนร่วมงานของเขาได้ประดิษฐ์
credit: sellwatchshop.com kaginsamericana.com NeworleansCocktailBlog.com coachfactoryoutletswebsite.com lmc2web.com thegillssell.com jumpsuitsandteleporters.com WagnerBlog.com moshiachblog.com
