Лазерный мир

Физики научились контролировать электроны конденсированного состояния с помощью фемтосекундных лазеров. Такая технология позволяет останавливать и запускать движение электронов быстрее 10-15 секунды. Работа опубликована в журнале Nature. Современные полупроводниковые транзисторы способны включаться и выключаться за время порядка одной пикосекунды (10-12 секунды). Это время переключения ограничивает частоту работы процессоров, которые выполнены на основе полупроводниковых транзисторов, практический потолок выяснился в 2015 году — тогда ученые достиглимаксимальной частоты 1 терагерц для единственного полупроводникового транзистора. Теперь группа ученых во главе с Маркусом Людвигом (Markus Ludwig) из Констанцского университета продемонстрировала новый способ — контроль электрона сверхкороткими лазерными импульсами. Такой метод обеспечивает субфемтосекундное время управления электронами (менее 10-15 секунды).

Построенная физиками экспериментальная установка состоит из золотой антенны (две треугольные пластинки, расположенные на расстоянии 6 нанометров друг от друга) и лазера. Физики подавали лазерные импульсы с заданным временем задержки и замеряли электрическое поле в промежутке между пластинами. Проходя через зазор, лазерный импульс переносил электроны с одной пластинки на другую, в зазоре возникало электрическое поле. Полученные данные показали времена остановки и запуска электронов порядка одной фемтосекунды.

Схема антенны/ Markus Ludwig et al. / Nature, 2019

От редактора

Работа физиков открывает новые возможности для построения более производительных процессоров на базе фемтолазерного контроля. Гипотетический фемтолазерной процессор сможет достигать в тысячу раз более высоких частот, чем лучший полупроводниковый транзистор. Хотя тактовая частота и не является абсолютным показателем производительности процессора, ее увеличение в тысячу раз значительно повысит вычислительные возможности любого компьютера.

Ученые давно разрабатывают альтернативные способы создания процессоров. Напрмер, они построили 16-битный процессор на базе углеродных нанотрубок, а еще создали оптоэлектронный чип, который должен потреблять меньше энергии.

Олег Макаров

Источник: https://nplus1.ru/news/2019/12/27/femtosecond