Создан высокоскоростной оптический транзистор, содержащий единственный крошечный нано-алмаз

В одном из своих последних исследований ученые из Института фотонных наук (Institute of Photonic Sciences, ICFO) продемонстрировали, что единственным крошечным кристаллом алмаза можно управлять как оптическим ключом, переключая его в состояние, в котором он пропускает или не пропускает проходящий через него луч света лазера. Такое поведение позволило превратить нано-алмаз в оптический транзистор, способный переключаться с невероятно высокой скоростью, но самое интересное заключается в том, что этот алмазный транзистор оказался работоспособным при нормальной температуре окружающей среды.

Стоит напомнить нашим читателям, что транзисторы являются полупроводниковыми приборами, которые способны усиливать и коммутировать электрические сигналы. Транзисторы являются ключевым компонентом практически всех современных электронных устройств, и постоянное улучшение их электрических и скоростных характеристик позволило получить высокие скорости обработки информации и огромную вычислительную мощность современных компьютерных систем.

dailytechinfo-fotonic-transistor-1.jpgСтруктура алмазного оптического транзистора

Однако, как всем хорошо известно, дальнейшее развитие традиционной электроники существенно затормозилось в последнее время из-за приближения разработанных технологий к ограничениям, накладываемым фундаментальными физическими законами. Поэтому ученые пристально смотрят на другие методы передачи и обработки информации, в частности на свет, фотоны которого более слабо воздействуют с окружающей средой, нежели электроны, что позволит получить более высокий уровень интеграции и реализовать операции с квантовой информацией.

Конечно, алмазный оптический транзистор, созданный учеными ICFO, является не первым созданным учеными оптическим транзистором, мы уже слышали об оптических транзисторах, управляемых единственными фотонами света , оптических транзисторах на основе одной молекулы и о других подобных разработках . Но главным недостатком оптических транзисторов предыдущего поколения является то, что они все работают только при крайне низких температурах, близких к абсолютному нулю, что существенно сужает область их практического применения.

Алмазный нанокристалл, являющийся основой оптического транзистора, изготовлен не из чистого алмаза. В структуру кристаллической решетки алмаза искусственно введена примесь из атомов азота. Благодаря этой примеси алмазный кристалл очень маленьких размеров демонстрирует поведение, присущее одному единственному огромному атому, свойства которого являются устойчивыми и при комнатной температуре. И благодаря именно примесям азота ученым удалось реализовать физический механизм, который позволяет управлять взаимодействием алмазного кристалла с проходящим сквозь него светом.

dailytechinfo-fotonic-transistor-2.jpgХарактеристики оптического транзистора

К сожалению, принципы работы алмазного оптического транзистора достаточно сложны. Атомы азота, заключенные в кристалле алмаза постоянно поддерживаются в возбужденном энергетическом состоянии с помощью света зеленого лазера. Переключателем оптической проводимости алмазного кристалла является свет дополнительного инфракрасного лазера, который можно модулировать с достаточно высокой частотой, которая при проведении экспериментов достигала десятков мегагерц, заставляя транзистор переключаться с такой же частотой.

Несмотря на такую сложность в управлении оптическим транзистором, все это легко поддается миниатюризации, а самое главное заключается в том, что алмазный транзистор способен работать при нормальной температуре окружающей среды. Все это уже позволяет рассматривать новый алмазный оптический транзистор в качестве главного кандидата на использование в оптических схемах высокой степени интеграции для области квантовых коммуникаций и квантовой обработки информации.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.9 (13 votes)
Источник(и):

dailytechinfo.org