Naukowcy z Uniwersytetu Aalto opracowali optyczne bramki logiczne oparte na świetle. Chiralny
Bramki logiczne są podstawowymi elementami cyfrowymischemat. Każdy taki element wykonuje jedną operację logiczną. Tradycyjnie są to obwody elektroniczne, które działają dzięki ruchowi odpowiednich cząstek. W artykule opublikowanym w czasopiśmie Science Advances naukowcy z fińskiego uniwersytetu wykorzystali materiały krystaliczne do budowy bramek logicznych opartych na świetle.
Nowe podejście zaproponowane przez naukowców,wykorzystuje światło jako alternatywę dla elektronów. Materiały krystaliczne są wrażliwe na kierunkowość wiązki światła spolaryzowanej kołowo. Innymi słowy, światło emitowane przez kryształ zależy od kierunku wiązek wejściowych.
Optyczna bramka logiczna wykonana jest z materiału, który emituje światło o różnej polaryzacji kołowej w zależności od chiralności wiązek wejściowych. Zdjęcie: Yi Zhang / Uniwersytet Aalto
Wykorzystując tę cechę kryształów,naukowcy stworzyli bramkę XNOR. Jest to element logiczny, który służy jako uzupełnienie bramki XOR. Wszystkie inne bramki logiczne można tworzyć za pomocą filtrów świetlnych lub innych elementów optycznych, twierdzą autorzy opracowania.
Fizycy wykazali to w serii eksperymentówurządzenie optyczne oparte na takich chipach może zawierać wszystkie elementy logiczne, które mogą działać szeregowo lub równolegle. Jednocześnie istniejące zawory elektroniczne mogą pracować tylko w trybie sekwencyjnym.
Jednoczesne bramki równoległemogą być wykorzystane do budowy złożonych, wielofunkcyjnych obwodów logicznych, twierdzą autorzy. Ponadto nowe podejście znacznie przyspiesza proces obliczeń. Naukowcy szacują, że optyczne bramki logiczne działają około miliona razy szybciej niż ich tradycyjne odpowiedniki. Naukowcy uważają, że technologie optyczne oparte na chiralności (skręcaniu) światła mogą stać się podstawą dla następnej generacji komputerów.
Czytaj więcej:
Czy nauka istnieje w ekstremalnych warunkach? Odpowiadamy w liczbach
„The Walking Dead” istniało miliony lat temu: naukowcy opowiedzieli, jak się pojawili
Tajemnicze inskrypcje znalezione na starożytnym rękopisie: wykonano je bez atramentu