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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Разбрасыватель минудобрений Rauch Axis 55 15.07.2026

Немецкая компания Rauch, известная своими высокоточными сельскохозяйственными машинами, представила на выставке DLG Feldtage новый флагманский разбрасыватель минеральных удобрений Axis 55. Эта модель пришла на смену предыдущей версии Axis 50.2 и стала самой крупной в актуальной линейке производителя после выхода более компактной Axis 25 в прошлом году. Новая машина сочетает в себе повышенную производительность, расширенный диапазон рабочих ширин и усовершенствованные системы контроля внесения. Одной из главных технических особенностей Axis 55 стала значительно увеличенная максимальная производительность внесения - до 675 кг удобрений в минуту. Это на 30 % больше по сравнению с предшественником. Благодаря такому показателю разбрасыватель способен обеспечивать норму внесения до 900 кг/га при рабочей ширине 36 метров и скорости движения машины 25 км/ч. При этом устройство сохраняет возможность работы с очень низкими нормами внесения, например, при распределении гранул против улиток, бе ...>>

Антоцианы черники: природная защита для зрения в темноте 14.07.2026

Специалисты все активнее изучают влияние растительных веществ на здоровье глаз. Особое внимание привлекают антоцианы - природные пигменты, которые придают яркую окраску многим ягодам и овощам. Новые данные показывают, что эти соединения способны не только защищать клетки глаз от окислительного стресса, но и ускорять восстановление родопсина - ключевого пигмента, отвечающего за способность видеть в условиях низкой освещенности. Антоцианы содержатся в большом количестве в чернике, голубике, ежевике, черной смородине, а также в краснокочанной капусте и некоторых других красных, синих и фиолетовых продуктах. Эти вещества обладают мощными антиоксидантными и противовоспалительными свойствами. Они помогают нейтрализовать активные формы кислорода, которые повреждают клетки сетчатки и способствуют развитию хронического воспаления. По данным исследователей, антоцианы оказывают комплексное положительное влияние на зрительную систему. Они улучшают микроциркуляцию крови в сетчатке, поддержива ...>>

Случайная новость из Архива Лазерная система ПВО Щит света 26.03.2022 Министерство обороны Израиля представило новую лазерную систему, задачей которой является перехват вражеских ракет, минометных снарядов и беспилотных летательных аппаратов. Система, радиус действия которой 10 километров, получила название "Маген Ор" - "Щит света". В ближайшие дни минообороны должно подписать соглашение с концерном "Рафаэль" - основным разработчиком "Маген Ор". К проекту привлечена также компания ELTA. Координирует проект Управление разработок систем вооружений министерства обороны. Это веха в развитии ПВО. Министр обороны Бени Ганц подчеркнул дешевизну лазерного перехвата по сравнению с ракетным. Как сообщается, заинтересованность в системе выразили некоторые государства региона. Стоимость разработки составляет сотни миллионов шекелей. Предполагается, что новая система ПВО поступит на вооружения ЦАХАЛа до конца 2023 года.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026