Транзистор, сделанный из одной молекулы

Транзистор, сделанный из одной молекулы
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"

Не забывайте присоединяться к Pravda.Ru во ВКонтакте, Telegram, Одноклассниках, Google+, Facebook, Twitter. Установи "Правду.Ру" на главную страницу "Яндекса". Мы рады новым друзьям!

Украшения, по классу и уровню мастерства изготовления сопоставимые со знаменитой коллекцией "скифского золота", которая в настоящее время удерживается в Нидерландах, были обнаружены в Крыму во время археологических раскопок.

Археологи нашли в Крыму золотые суперартефакты
Комментарии
Академик Леонид ПОНОМАРЕВ: "Кто и как убивает будущее?"
Академик Леонид ПОНОМАРЕВ: "Кто и как убивает будущее?"
Заявление Гелентнера: можно ли отрицать высадку американцев на Луну — Иван МОИСЕЕВ
Зачем Россия продает долговые бумаги США — Александр БУЗГАЛИН
Дамаск: отравляющие вещества поставляют террористам США и Британия
Подтверждено Вованом и Лексусом: у Северной Кореи — ракетные технологии "Южмаша"
Москва и Рига договорились о сотрудничестве в области грузоперевозок
Самые непопулярные автомобили у угонщиков
Украинизация по-нацистски: язык твой — враг мой
Китай заявил, что защитит КНДР от США. Америка в ответ готовит Китаю торговую войну
Заявление Гелентнера: можно ли отрицать высадку американцев на Луну — Иван МОИСЕЕВ
Заявление Гелентнера: можно ли отрицать высадку американцев на Луну — Иван МОИСЕЕВ
Ушла из жизни старейшая актриса чеховского МХТ Кира Головко
Москва и Рига договорились о сотрудничестве в области грузоперевозок
Подтверждено Вованом и Лексусом: у Северной Кореи — ракетные технологии "Южмаша"
В США IT-компании пожаловались в Верховный суд на силовиков
Путин вручил Алиханову "зеленую папку" с жалобами жителей Калининградской области
Выяснено: почему Россия отдала Казахстану озеро на границе
Выяснено: почему Россия отдала Казахстану озеро на границе
Советский Союз возродится в XXI веке?
В США вандалы исписали ругательствами памятник Линкольну