Najrýchlejšie logické brány v histórii by mohli urýchliť počítače miliónkrát
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 16. 6. 2022
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Logické brány sú základnými stavebnými prvkami počítačov a vedci z Rochesterskej univerzity nedávno vyvinuli najrýchlejšie logické brány, aké boli kedy vytvorené. Nové logické brány, ktoré vznikli po aktivácii laserových impulzov na grafén a zlato, sú až miliónkrát rýchlejšie ako brány v existujúcich počítačoch a demonštrujú životaschopnosť „svetlovlnnej elektroniky“.
Logické brány prijímajú dva vstupy, porovnávajú ich a na základe výsledku vysielajú signál. Okrem iných „pravidiel“ môžu napríklad vydať 1, ak sú oba vstupné signály 1 alebo 0, alebo ak jeden z nich alebo žiadny z nich nie je 1. Miliardy jednotlivých logických brán sa vtesnávajú do čipov, z ktorých sa vytvárajú procesory, pamäte a iné elektronické komponenty.
Logické brány však nepracujú okamžite. Pri spracovaní vstupov dochádza k oneskoreniu rádovo v nanosekundách. Pre moderné počítače je to dostatočne rýchle, ale vždy je čo zlepšovať. Nové logické brány tímu z Rochesterskej univerzity teraz prekonávajú a spracúvajú informácie len za femtosekundy, čo je miliónkrát kratšie ako nanosekundy.
Na dosiahnutie týchto extrémnych rýchlostí tím vytvoril spoje pozostávajúce z grafénového drôtu spájajúceho dve zlaté elektródy. Keď sa na grafénový drôt synchronizovali dvojice laserových impulzov, elektróny v materiáli sa prebudili a vyleteli smerom k jednej z elektród, čím sa vytvoril elektrický prúd.
Nastavením fázy laserových impulzov dokázal tím aktivovať jeden z dvoch typov nosičov náboja, ktoré sa buď sčítajú, alebo navzájom vyrušia. Prvý z nich pritom možno považovať za výstup 1 a druhý za výstup 0. Konečným výsledkom je ultrarýchla logická brána, ktorá predstavuje prvý dôkaz konceptu zatiaľ teoretickej oblasti známej ako svetlovlnná elektronika.
„Pravdepodobne potrvá veľmi dlho, kým sa táto technológia bude dať použiť v počítačovom čipe, ale teraz aspoň vieme, že svetlovlnná elektronika je prakticky možná,“ povedal Tobias Boolakee, vedúci výskumník štúdie.
Ak sa tieto druhy svetlovlnných elektronických zariadení niekedy dostanú na trh, mohli by byť miliónkrát rýchlejšie ako dnešné počítače. V súčasnosti meriame rýchlosť spracovania dát v gigahertzoch (GHz), ale tieto nové logické brány fungujú na úrovni petahertzov (PHz). Predchádzajúce štúdie stanovili túto hodnotu ako absolútnu kvantovú hranicu rýchlosti, ktorú by mohli dosiahnuť počítačové systémy založené na svetle.
Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne Nature.
