Ученые из университета Аалто разработали оптические логические вентили на основе света. Хиральные элементы, созданные учеными, работают почти в миллион раз быстрее традиционных компьютеров, обеспечивая сверхскоростную обработку данных.
Логические вентили — это базвые элементы цифровой схемы. Каждый такой элемент выполняет одну логическую операцию. Традиционно они представляют собой электронные схемы, которые работают за счет движения соответствующих частиц. В работе, опубликованной в журнале Science Advances, ученые из финского университета использовали кристаллические материалы, чтобы построить логические элементы, работающие на основе света.
Новый подход, предложенные исследователями, использует в качестве альтернативы электронам свет. Кристаллические материалы чувствительны к направленности светового луча с круговой поляризацией. Иными словами, свет, излучаемый кристаллом, зависит от направленности входных лучей.
Логический оптический вентиль изготовлен из материала, излучающего свет с различной круговой поляризацией в зависимости от хиральности входных лучей. Изображение: Yi Zhang / Aalto University
Используя эту особенность кристаллов, исследователи создали вентиль XNOR. Это логический элемент, который служит дополнением вентиля «исключающее ИЛИ». Все остальные логические вентили можно создать при помощи световых фильтров или иных оптических компонентов, говорят авторы разработки.
В серии экспериментов физики показали, что одно оптическое устройство на основе таких кристаллов может содержать все логические элементы, которые могут работать последовательно или параллельно. При этом существующие электронные вентили могут работать только в последовательном режиме.
Одновременные параллельные логические элементы могут использоваться для построения сложных многофункциональных логических схем, говорят авторы работы. Кроме того, новый подход значительно ускоряет процесс вычисления. По оценкам ученых оптические логические вентили работают примерно в миллион раз быстрее традиционных аналогов. Исследователи полагают, что оптические технологии, основанные на хиральности (закрученности) света могут стать основой для следующего поколения компьютеров.
