Эпоха процессоров, работающих на частоте 5 ГГц, осталась позади.

Группа ученых, в том числе специалисты из Университета Аризоны, работает над созданием компьютеров, которые будут в миллионы раз быстрее современных, благодаря использованию сверхкоротких световых импульсов.

В рамках международного проекта исследователи с физического и оптического факультетов продемонстрировали способ управления электронами в графене с помощью импульсов света длительностью менее триллионной доли секунды. Они использовали квантовый туннельный эффект, зафиксировав, как электроны практически мгновенно преодолевают барьер, что значительно расширяет представления о вычислительных возможностях компьютеров.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Communications, показывают, что разработанная техника может обеспечить скорость обработки данных в петагерцовом диапазоне, что более чем в тысячу раз превышает возможности современных чипов.

По словам доцента физики и оптики Мохаммеда Хассана, такая скорость передачи данных кардинально изменит подход к вычислительной технике. Хассан, занимающийся разработкой световых компьютеров, ранее возглавлял создание самого быстрого электронного микроскопа в мире.

Он отметил, что, несмотря на прогресс в развитии искусственного интеллекта, скорость развития аппаратного обеспечения отстает. Опираясь на достижения квантовых компьютеров, можно разработать оборудование, которое будет соответствовать современному развитию программного обеспечения. Ультрабыстрые компьютеры окажут неоценимую помощь в исследованиях космоса, химии, медицины и других областях.

Команда Хассана изучала электрическую проводимость модифицированных образцов графена, однослойного материала из атомов углерода. При освещении графена лазером энергия возбуждает электроны, заставляя их двигаться и создавать ток.

Иногда эти токи гасят друг друга из-за того, что волна лазерной энергии создает равные и противоположные токи по обе стороны графена. Симметричная структура графена приводит к зеркальному отражению и гашению токов.

Однако, команде удалось модифицировать графен таким образом, что электроны могли «проскакивать» через него, а их путь можно было отслеживать в реальном времени. Этот почти мгновенный туннельный эффект стал неожиданным результатом работы.

Используя фототранзистор на основе графена, модифицированный специальным слоем кремния, ученые создали «самый быстрый в мире петагерцевый квантовый транзистор», переключающийся с частотой 638 аттосекунд.

Транзистор, контролирующий поток электричества, является основой современной электроники. Аттосекунда – это одна квинтиллионная доля секунды, что делает это достижение большим шагом вперед в создании ультрабыстрых компьютерных технологий.

Важно отметить, что транзистор работает в обычных условиях, что открывает перспективы для коммерциализации. Хассан сотрудничает с Tech Launch Arizona для патентования и вывода инновации на рынок. Ведется работа над созданием транзистора, совместимого с коммерчески доступным оборудованием.