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:

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Накладные ногти iPolish с управление цветом через смартфон 13.01.2026

Американская компания iPolish представила уникальные акриловые накладные ногти, способные мгновенно менять цвет под управлением смартфона, что открывает новые возможности для самовыражения и индивидуального стиля. Для работы устройства пользователю необходимо предварительно зарядить специальный контроллер и подключить его к мобильному телефону. Управление оттенком осуществляется через приложение, синхронизированное с контроллером. После выбора нужного цвета кончик ногтя подносят к модулю, который отправляет кратковременный электрический импульс, запускающий изменение окраски поверхности. Производитель пока не раскрывает подробностей электрохимического механизма, лежащего в основе технологии, однако отмечает, что перекраска одного ногтя занимает около пяти секунд. Такой подход позволяет мгновенно изменять внешний вид ногтей, что делает маникюр более гибким и адаптивным к повседневным условиям. Каждый ноготь поддерживает до 400 различных оттенков и позволяет многократно менять ц ...>>

Моноблок Lenovo ThinkCentre X AIO 12.01.2026

Компания Lenovo представила новый моноблок ThinkCentre X AIO, который отличается нестандартным форм-фактором и ориентирован на профессиональных пользователей. Информацию об анонсе опубликовал портал Gizmochina. Новинка оснащена 27,6-дюймовой IPS-матрицей с разрешением 2560 x 2880 пикселей. Соотношение сторон экрана составляет 16:18, что делает его почти квадратным. По словам производителя, такой формат позволяет одновременно отображать две страницы формата А4, что особенно удобно при работе с текстовыми документами, таблицами, программным кодом или дизайнерскими проектами. Экран имеет стандартную частоту обновления 60 Гц и время отклика 14 мс. Максимальная яркость достигает 300 нит, контрастность составляет 1000:1, а охват цветового пространства достигает 98% по стандарту DCI-P3. Эти характеристики обеспечивают четкое изображение и точную цветопередачу, что важно для профессионалов в области дизайна и обработки контента. Аппаратная платформа моноблока базируется на мобильных п ...>>

Случайная новость из Архива Возможно, есть планеты, населенные разумными динозаврами 17.04.2012 Исследование профессора Колумбийского университета Рональда Бреслоу открывает новый взгляд на возможную инопланетную жизнь. Не исключено, что на других планетах могут жить разумные "тираннозавры" с интеллектом и хитростью людей, и нам лучше с ними не встречаться. Рональд Бреслоу пытается разгадать главную тайну жизни: почему земные аминокислоты (которые составляют белки), сахары и генетический материал ДНК и РНК существуют в основном в одной ориентации. Есть две возможные ориентации: левая и правая, они отражают друг друга так же, как человеческие руки. Это явление известно как "хиральность". Для того чтобы возникла жизнь, белки должны содержать только один вид аминокислот: левый или правый. За исключением нескольких бактерий, аминокислоты земных живых существ имеют левую ориентацию, а большинство сахаров имеют правую ориентацию. Каким образом образовалась эта гомохиральность? По мнению Бреслоу, "семена жизни" (аминокислоты) образуются в межзвездном пространстве, возможно, на астероидах. Изначально существует равное количество левых и правых аминокислот. Но под влиянием излучения звезд происходит селективное разрушение одной из форм аминокислот. Дело в том, что звезды излучают поляризованный свет, и в зависимости от типа поляризации "выживают" либо левые, либо правые аминокислоты. Затем метеориты с аминкислотами падают на планету и дают начало "левой" или "правой" жизни. Бреслоу считает, что около 4 миллиардов лет назад неизвестный метеорит или астероид упал на Землю и "задал стандарт" земной жизни: левые аминокислоты. Исследование Бреслоу показывает, насколько важны космические аминокислоты для развития жизни. В частности, это означает, что жизнь в космосе может быть очень распространена, правда, в отличной от земной форме. Не исключено, что далекая неизвестная звезда имеет другую поляризацию и дала жизнь совершенно непохожим на людей существам на основе правых аминокислот и левых сахаров.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026