گیت‌های منطقی بلوک‌های اساسی رایانه ها هستند و محققان دانشگاه روچستر اکنون سریع‌ترین گیت‌هایی را ساخته‌اند که تاکنون ساخته شده‌اند. با استفاده از گرافن و طلا با پالس‌های لیزری، گیت‌های منطقی جدید میلیون‌ها برابر سریع‌تر از رایانه‌های موجود هستند که نشان‌دهنده فعالیت الکترونیک موج نور است.

گیت‌های منطقی دو ورودی را می‌گیرند، آن‌ها را با هم مقایسه می‌کنند و سپس بر اساس نتیجه یک سیگنال خروجی می‌دهند. به عنوان مثال، اگر هر دو سیگنال دریافتی ۱ یا ۰ باشند، یا اگر یکی یا هیچکدام از آن‌ها ۱ باشد، بر اساس قوانین منطقی رایانه، آن‌ها می‌توانند یک خروجی ۱ دهند. میلیارد‌ها گیت منطقی منفرد در تراشه‌ها برای ایجاد پردازنده‌ها، حافظه و سایر اجزای الکترونیکی فشرده شده‌اند.

با این حال، گیت‌های منطقی فوراً کار نمی‌کنند، زمانی که ورودی‌ها را پردازش می‌کنند، تاخیری به اندازه نانوثانیه وجود دارد. تیم روچستر اطلاعات را در عرض فمتوثانیه صرف پردازش می‌کند که میلیون‌ها برابر کوتاه‌تر از نانوثانیه است.

برای رسیدن به این سرعت‌های فوق‌العاده، تیم اتصالات متشکل از یک سیم گرافن را ایجاد کرد که دو الکترود طلا را به هم متصل می‌کند. هنگامی که گرافن با جفت پالس‌های لیزری هماهنگ شد، الکترون‌های موجود در ماده برانگیخته شدند و آن‌ها را به سمت یکی از الکترود‌ها می‌فرستد و جریان الکتریکی تولید میکند.

با تنظیم فاز پالس‌های لیزر، تیم توانست تغییر اساسی در یکی از دو نوع حامل بار تولید کند که همدیگر را جمع کنند یا یکدیگر را خنثی کنند اولی را می‌توان خروجی ۱ و دومی را ۰ در نظر گرفت. نتیجه نهایی یک دروازه منطقی فوق سریع است که اولین اثبات مفهوم یک میدان نظری است و به نام الکترونیک موج نور شناخته می‌شود.

توبیاس بولاکی محقق ارشد این مطالعه گفت: احتمالاً زمان زیادی طول خواهد کشید تا این تکنیک در یک تراشه رایانه‌ای مورد استفاده قرار گیرد، اما حداقل اکنون می‌دانیم که الکترونیک موج نور عملاً امکان پذیر است.

اگر این نوع دستگاه‌های الکترونیکی موج نور وارد بازار شوند، می‌توانند میلیون‌ها برابر سریع‌تر از رایانه‌های امروزی باشند. در حال حاضر ما سرعت پردازش را در گیگاهرتز اندازه گیری می‌کنیم، اما این گیت‌های منطقی جدید در مقیاس پتاهرتز (PHz) عمل می‌کنند.
مطالعات قبلی آن را به عنوان حد کوانتومی مطلق سرعت سیستم‌های رایانه‌ای مبتنی بر نور تعیین کرده اند.

سرعت رایانه‌ها به سرعت نور می‌رسد

این تحقیق در مجله Nature منتشر شده است.

منبع: سایت نیواطلس منتشره از دانشگاه روچستر