Транзистор, сделанный из одной молекулы

Построение оптических компьютеров – важнейшая задача современной электроники. В отличие от квантовых вычислительных систем, фотонные устройства уже существуют и постоянно совершенствуются. На днях швейцарский ученые представили новый оптический транзистор, состоящий лишь из одной молекулы. О перспективах развития подобных устройств «Правда.Ру» взяла интервью у члена-корреспондента РАН Сергея Никитова.

Развитие кремниевой электроники приближается к завершению. Сейчас лидеры среди производителей полупроводниковых элементов осваивают 18-нанометровую технологию, а там уже близко до рубежа в 10 нанометров, где начинают преобладать квантово-механические эффекты. В такой ситуации разработка принципиально новых технологий жизненно необходима для отрасли.

Основа оптоинформатики была заложена в середине 80-х целой плеядой советских и американских физиков. Они предлагали использовать вместо электрических сигналов световой луч, который будет передавать бинарную информацию – логические «нули» и «единицы» - посредством включения/выключения. В 1989 году был создан первый оптический транзистор, который позволял производить достаточно быстрое переключение режимов для передачи информации.

Позднее, по мере развития теории науки о свете – фотоники, ученые установили, что можно использовать для передачи информации все цвета видимого спектра, где в зависимости от внутренней энергии фотоны могут принимать до 123 миллиардов комбинаций. Достаточно сравнить эту цифру с современными кремниевыми процессорами, которые используют всего лишь 128-битную логику, чтобы осознать перспективы оптической информатики.

Главной проблемой для фотоники оставались транзисторы, скорость переключения и чувствительность которых оставляла желать лучшего. Решение нашли физики из Швейцарской высшей технической школы Цюриха. Они использовали в качестве переключателя сигнала одну единственную молекулу тетрадекана – углеводородного красителя, обладающего высокой теплоемкостью.

Тетрадекан может принимать два состояния – «стабильное» и «возбужденное». Достигая последнего, он испускает фотон и вновь возвращается в обычное состояние. Этим свойством и воспользовались ученые.

Транзистор, сделанный из одной молекулы
Транзистор, сделанный из одной молекулы
Они направили на молекулу тетрадекана, суспендированную в органическую жидкость, лазерный луч, несущий информацию, и при помощи второй лазерной установки возбудили транзистор.

В результате, при прохождении через тетрадекан, мощность информационного луча возросла. Если же отключить источник возбуждения, то и сигнал проходит без изменений. Для предотвращения хаотического движения атомов в структуре швейцарские физики охладили транзистор до температуры 1 градус Кельвина (-273 градусов Цельсия).

Конечно, говорить о промышленном применении такой технологии еще рано, но эксперимент с тетрадеканом задал направление будущих исследований в фотонике и может привести к созданию практичных и эффективных крошечных транзисторов. О том, какое будущее ждет оптоинформатику, мы попросили рассказать зам.директора по науке Института радиотехники и электроники РАН члена-корреспондента РАН доктора физико-математических наук Сергея Никитова.

«Необходимо отметить, что идея создания полностью оптического компьютера существует уже лет двадцать. С последним открытием швейцарских физиков мы приблизились к ее реализации.

Действительно, в настоящее время уже создаются, в том числе и у нас, наноструктурные оптические волокна, способные переносить петабитные (10 в 15-й степени) объемы информации. На основе фотонных кристаллов возможно создание каналов переноса света произвольной формы, в том числе такой, в которой свет (не квантово-механический) обычно распространяться не может.

Так что, если реально оптический транзистор будет создан, то можно говорить и о создании всего компьютера. Однако впереди еще много работы.

В первую очередь должна быть решена задача оптической связи между двумя (и более) транзисторами. Ну, и конечно, проблема существенного повышения температуры работы транзисторов (вплоть до комнатной). Кстати говоря, создание оптического транзистора вселяет надежду и на создание квантового компьютера. Так что впереди у нас новые открытия!»

Читайте также на "Правде.Ру"

Встройте "Правду.Ру" в свой информационный поток, если хотите получать оперативные комментарии и новости:

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен

Добавьте "Правду.Ру" в свои источники в Яндекс.Новости

Также будем рады вам в наших сообществах во ВКонтакте, Фейсбуке, Твиттере, Одноклассниках, Google+...

Комментарии
Британские СМИ нашли "женщину-убийцу" в деле "Новичок"
Британские СМИ нашли "женщину-убийцу" в деле "Новичок"
Британские СМИ нашли "женщину-убийцу" в деле "Новичок"
Белорусы объявили "палачом" Александра Суворова
Белорусы объявили "палачом" Александра Суворова
В США назвали причину ядерного удара по Москве
Россия сама отдает Выборг Финляндии
Трамп сделал сенсационные заявления о Крыме, Путине и НАТО
Известный футболист рассказал о геноциде, устроенном властями Украины
Сотни рабочих взбунтовались в Тобольске из-за зарплаты
Новые подтверждения: США готовились поставить в Крыму флот НАТО
Новые подтверждения: США готовились поставить в Крыму флот НАТО
Раскрыта семейная тайна «фабриканта» Романа Архипова
Белорусы объявили "палачом" Александра Суворова
Белорусы объявили "палачом" Александра Суворова
Белорусы объявили "палачом" Александра Суворова
Белорусы объявили "палачом" Александра Суворова
Министр энергетики рассказал, что в России думают о контракте по транзиту через Украину
В Турции раскрыли детали смертельной ссоры россиянина и украинца
Порошенко велел остановить "провокации России" в Азовском море. Топить будут?
Леонид ИВАШОВ — о создании военно-учебных центров при вузах