Полностью оптический коммутатор

26.09.2012

Компьютеры становятся быстрее с каждым годом, но все достижения в скорости быстродействия станут незначительными, если их единицы и нули будут передаваться вспышками света, а не электричеством.

Исследователи из Университета Пенсильвании сделали важный шаг вперед в области фотоники. Они создали первый в мире полностью оптический фотонный переключатель из нанопроводов, изготовленных из сульфида кадмия. Кроме того, они объединили эти фотонные переключатели в логический вентиль - базовый элемент цифровой схемы, способный выполнить элементарные логические операции, на основе которого и конструируют компьютерные чипы. Эти исследования проводили ассистент профессора Ритеш Агарвал и аспирант Брайан Пицционе на кафедре материаловедения и инженерии в Пенновской Школе инженерных и прикладных наук. Также внесли свой вклад в эту работу в области материаловедения научные сотрудники Чан-Хи Чо и Ламберт ван Вогт. Результаты были опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.

Инновации исследовательской группы базируются на более ранних исследованиях, показавших, что нанопровода из сульфида кадмия представляют собой чрезвычайно сильную связь света и вещества. Это делает их особенно эффективными материалами для управления светом. Это качество имеет решающее значение для развития нано-фотонных цепей, так как существующие механизмы для регулирования потока света являются громоздкими и требуют больше энергии, чем их электронные аналоги.

"Самая большая проблема для фотонных структур на наноуровне - это принять поток света, что-либо с ним сделать, а затем выпустить наружу, - сказал Агарвал. - Наша главная инновация в том, как мы решили первую задачу. Это получилось благодаря тому, что сами нанопровода на чипе стали источниками света".

Исследовательская группа начала с точного разреза нанопровода. Затем они направили лазерный импульс в первый его сегмент, получив на конце его перед вторым сегментом миниатюрный источник излучения. Поскольку оба сегмента были изготовлены из единого нанопровода и их концы точно совпадали, второй сегмент эффективно поглощал это излучение и направлял свет дальше. Получив свет во втором сегменте нанопровода, исследователи гасили его дополнительным импульсом сбоку. Таким образом, получился элементарный логический переключатель. Ученые измерили интенсивность света, выходящего из конца второго сегмента нанопровода, и убедились, что переключатель может эффективно представлять двоичные состояния, используемые в логических устройствах.

"Объединив несколько таких переключателей, можно сконструировать логические элементы и собирать логические вентили. - сказал Брайан Пицционе. - Мы использовали эти коммутаторы для построения логического элемента И-НЕ - основного блока современного компьютерного чипа".

<< Назад: Эволюционная гонка вооружений 26.09.2012

>> Вперед: Рак можно предотвратить 25.09.2012

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Сборка мебели без инструментов 06.09.2022 Аспирант Еврейского университета в Иерусалиме представил свою работу на собрании Американского химического общества. Он предлагает использовать 3D-принтер и высокотехнологичные чернила, которые, при нанесении на определенные участки заготовки, будут деформировать его, придавая нужную форму. Концепция Кама основывается на склонности древесины к деформации под влиянием тепла, изменению pH и влажности. По его словам, мебель будущего можно будет производить без обработки древесины инструментами и сложной сборки. "Эта идея бросает вызов тому, как мы подходили к дизайну на протяжении веков", - говорит Кам. - До недавнего времени целью было создание конструкций, которые не изменятся со временем. То, что мы получили в результате, немного отличается... речь идет об изготовлении чувствительных конструкций, изменяющих концепцию инженерии". Разработка адаптивных материалов - не новая идея. Параллельно с израильским ученым ею занимаются Тиффани Ченг из Штутгартского университета. Ченг планирует расширить область применения этой инновации, используя ее, например, в медицине. Одна из ее идей - создание пластических форм для фиксации травмированных конечностей.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025