Международная группа учёных из Университета Аалто в Финляндии, куда вошёл и россиянин, впервые смогла продемонстрировать наносхему, которая способна выполнять логические функции, такие как простое сложение и вычитание, при помощи света. В будущем она может стать основой для создания полноценного оптического компьютера, который заменит электрический. Статья с результатами эксперимента была опубликована на днях в научном журнале Science Advances.
Суть достижения состоит в том, что исследователям удалось создать элементарные логические ячейки из нанонитей, или нанопроводов, которые работают только посредством света, – так называемые полностью оптические схемы. Именно на основе простейших логических схем создаются компьютеры, а световые компьютеры в перспективе намного эффективнее электрических, ведь последние тратят энергию для конвертации электронов в фотоны и обратно, что заметно замедляет передачу информации.
Гипотетически, если удастся заменить электроны на фотоны и реализовать потенциал солнца, то солнечная энергия и свет изменят всё, и человечество вступит в новую эру развития. В частности, в будущем можно будет достичь вычислений со скоростью света.
О самом открытии «Фонтанке» рассказал член исследовательской группы Университета Аалто аспирант Владислав Хайрудинов.
«Красота в том, что это очень простой и быстрый способ, – уверен учёный. – Принцип такой: мы выращиваем два разных вида полупроводниковых нанопроводов: фосфида индия (InP) и арсенида алюминия галлия (AlGaAs). Затем мы буквально «расчёсываем» их на отдельную подложку крест на крест, за счёт чего получаем тысячи перекрещенных перпендикулярно проводов разного типа – логических ячеек. В зависимости от длины волны и поляризации возбуждающего сигнала света, нанопровода либо выдают излучение, либо нет. Так, с помощью различных комбинаций длины волны и поляризации света мы фактически получаем стандартные логические схемы, которые полностью управляются светом. Это можно сравнить со старыми теле- и радиоприемниками, которые получают сигнал только при определённом направлении антенны».
После удачного эксперимента с нанопроводами, по словам Владислава Хайрудинова, учёные будут думать, как применять схему в электронике. «Следующая цель – это попытаться каскадировать эти структуры и сделать так называемую CMOS схему, или оптический транзистор, на которой непосредственно строится компьютерная логика сегодня», – поясняет он.
На вопрос о том, как далеко человечество до создания полноценного светового компьютера, исследователь отвечает, что это случится ещё не скоро, и многое зависит от усилий учёных всего мира и потенциальных производителей: «В этом и цель фундаментальной науки – учёные в одном уголке мира делают открытие, которое становится базой для другого открытия ученых на другом конце планеты. Могут пройти годы до того, как мейнстрим-индустрия возьмёт это в оборот и войдёт в нашу повседневную жизнь. Не зря нобелевские премии за фундаментальные открытия порой вручают через десятки лет после самого открытия».
