Øàã ê ñóïåðáûñòðûì êîìïüþòåðàì: ðàçðàáîòàíà ïëàòôîðìà äëÿ îïòè÷åñêîãî òðàíçèñòîðà
Óïðàâëÿåìîå äâèæåíèå ýëåêòðîíîâ, áëàãîäàðÿ êîòîðîìó ðàáîòàþò âñå ñîâðåìåííûå òðàíçèñòîðû, èìååò ñóùåñòâåííûå íåäîñòàòêè. Ñðåäè íèõ — òàê íàçûâàåìûé ïàðàçèòíûé íàãðåâ (ðàñõîä ýíåðãèè íå ïî íàçíà÷åíèþ â ðåçóëüòàòå íàãðåâà ñàìîãî óñòðîéñòâà) è îãðàíè÷åíèå ñêîðîñòè ýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ. Äëÿ ðåøåíèÿ ïåðâîé ïðîáëåìû ïðèáîðû îñíàùàþò âåíòèëÿòîðàìè, íî íà èõ ðàáîòó òðàòèòñÿ åùå áîëüøå ýíåðãèè.
Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ýëåêòðîíû ìîæíî çàìåíèòü íà ôîòîíû (êâàíò ýëåêòðîìàãíèòíîé èëè ñâåòîâîé ýíåðãèè). Ñîçäàííûå òàêèì îáðàçîì óñòðîéñòâà áóäóò ýíåðãîýôôåêòèâíåå è áûñòðåå. Íî ñëîæíîñòü ñîñòîèò â òîì, ÷òî ÷àñòèöû ñâåòà íå âñòóïàþò ñ äðóã äðóãîì âî âçàèìîäåéñòâèå, êàê ýëåêòðîíû. Èç-çà ýòîãî òðàíçèñòîð, ðàáîòàþùèé èñêëþ÷èòåëüíî íà ôîòîíàõ, ñîçäàòü íåâîçìîæíî.
Ó÷åíûå-ìèêðîýëåêòðîíèêè, êîòîðûå çàíèìàþòñÿ âîïðîñîì ñîçäàíèÿ îïòè÷åñêèõ ñóïåðêîìïüþòåðîâ, èùóò ðàçíûå ñïîñîáû «îáó÷åíèÿ» ôîòîíîâ âçàèìîäåéñòâèþ. Îäèí èç âàðèàíòîâ — ñâÿçàòü èõ ñ äðóãèìè ÷àñòèöàìè. Óñïåøíî ðåàëèçîâàòü èäåþ óäàëîñü ðîññèéñêèì ôèçèêàì ñîâìåñòíî ñ èññëåäîâàòåëÿìè èç Øåôôèëäà, êîòîðûå â ðàìêàõ ýêñïåðèìåíòà äîáèëèñü âçàèìîäåéñòâèÿ ôîòîíîâ ñ ýêñèòîíàìè â îäíîñëîéíûõ ïîëóïðîâîäíèêàõ. Ñòàòüþ î ðàçðàáîòêå îïóáëèêîâàëè â «Light: Science & Applications».
Ïðè âîçáóæäåíèè ýëåêòðîíà îáðàçóåòñÿ êâàçè÷àñòèöà, íîñèòåëü ïîëîæèòåëüíîãî çàðÿäà, ðàâíîãî ýëåìåíòàðíîìó çàðÿäó, â ïîëóïðîâîäíèêàõ (ôèçèêè íàçûâàþò ýòî äûðêîé). Îíà ñïîñîáíà âçàèìîäåéñòâîâàòü ñ ýëåêòðîíîì, â ðåçóëüòàòå ÷åãî îáðàçóåòñÿ ýêñèòîí, èìåþùèé êàê ïîëîæèòåëüíûé, òàê è îòðèöàòåëüíûé çàðÿä.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ñòðóêòóðû. Èçîáðàæåíèå: ÈÒÌÎ
Ïðè âçàèìîäåéñòâèè ýêñèòîíà ñ ôîòîíàìè îáðàçóåòñÿ ïîëÿðèòîí, êîòîðûé áóäåò íå òîëüêî áûñòðî ïåðåäàâàòü èíôîðìàöèþ, íî è óñïåøíî ñâÿçûâàòüñÿ ñ îñòàëüíûìè ÷àñòèöàìè. Ñîçäàíèå òðàíçèñòîðîâ íà îñíîâå ïîëÿðèòîíîâ ðåøèëî áû âñå ïðîáëåìû. Íî äëÿ òîãî, ÷òîáû îíè ñóùåñòâîâàëè äîñòàòî÷íî äîëãî è ñîõðàíÿëè âûñîêóþ íåëèíåéíîñòü, íåîáõîäèìà ñïåöèàëüíàÿ ïëàòôîðìà.
Ðîññèéñêèå ó÷åíûå ðåøèëè ýòè ïðîáëåìû ñëåäóþùèì îáðàçîì: íà îïòè÷åñêèé âîëíîâîä ñ òîí÷àéøèìè áîðîçäêàìè ïîìåñòèëè ïîëóïðîâîäíèê òîëùèíîé â òðè àòîìà. Çàòåì íà ñèñòåìó âîçäåéñòâîâàëè êðàñíûì ëàçåðîì, áëàãîäàðÿ ÷åìó âîçíèêëè ýêñèòîíû, à çàòåì è ïîëÿðèòîíû ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ ÷àñòèöàìè ñâåòà. Ïðè ýòîì ïîëÿðèòîíû êàê áû «çàïóòûâàëèñü» â áîðîçäêàõ âîëíîâîäà, êîòîðûå âûïîëíÿëè ðîëü ëîâóøêè äëÿ ñâåòà. Çà ñ÷åò ýòîãî ïîëó÷åííûå ÷àñòèöû ñóùåñòâóþò äîñòàòî÷íî äîëãî è ïîêàçûâàþò âûñîêóþ íåëèíåéíîñòü, ò.å. ìîãóò àêòèâíî âçàèìîäåéñòâîâàòü.
Ëàáîðàòîðèÿ ÈÒÌÎ, â êîòîðîé ïðîâîäèëèñü ýêñïåðèìåíòû. Èçîáðàæåíèå: ÈÒÌÎ
Ðàçðàáîòàííóþ ñèñòåìó ìîæíî óñòàíîâèòü íà ÷èï òîëùèíîé ìåíåå 100 íì. Ïðàâäà, äî ñîçäàíèÿ ñàìîãî ÷èïà åùå äàëåêî. Ýêñïåðèìåíò ïðîâîäèëè ïðè î÷åíü íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ (-120 °C), òàê ÷òî ñèñòåìó åùå ïðåäñòîèò îïðîáîâàòü â óñëîâèÿõ êîìíàòíîé òåìïåðàòóðû, à òàêæå íàéòè ñïîñîá ñäåëàòü «æèçíü» ïîëÿðèòîíîâ íà ïëàòôîðìå åùå äîëüøå.





