บาคาร่าเว็บตรง กลุ่มวิจัยระดับนานาชาติได้พบคุณค่าสูงสุดสำหรับความเร็วของคอมพิวเตอร์ นักวิจัยในเยอรมนีและออสเตรียกล่าวว่าสวิตช์ Optoelectronic สามารถทำงานได้ถึง 1,000 ล้านล้านครั้งต่อวินาที หรือ 1 petahertz ก่อนที่กระบวนการควอนตัมจะทำลายประสิทธิภาพ ผลลัพธ์ที่ได้กำหนดขีดจำกัดความเร็วพื้นฐานในการประมวลผลข้อมูลแบบคลาสสิก
ในขณะที่เทคนิคการทดลองที่ใช้เพื่อให้บรรลุผลดังกล่าว
สามารถช่วยให้นักฟิสิกส์ได้รับความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับปรากฏการณ์ที่หลากหลายด้วยการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สอดคล้องกัน
แม้ว่าชิปคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันจะเร็วกว่าที่เคย แต่กฎของฟิสิกส์ควอนตัมจำกัดความเร็วในการรับ ตามเนื้อผ้า ความเร็วในการประมวลผลที่เพิ่มขึ้นมาจากการหดตัวของทรานซิสเตอร์และส่วนประกอบชิปอื่นๆ เพื่อให้ข้อมูลมีระยะการเดินทางสั้นลง ขีด จำกัด ทางกายภาพที่นี่คือขนาดของอะตอม
อีกวิธีหนึ่งคือการเพิ่มอัตราการเปลี่ยน วิธีหนึ่งในการทำเช่นนี้คือการใช้แสงแทนทรานซิสเตอร์ในการควบคุมการไหลของกระแส ตัวอย่างเช่น โดยการใช้เลเซอร์พัลส์เพื่อกระตุ้นอิเล็กตรอนจากแถบเวเลนซ์ของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เข้าสู่แถบการนำไฟฟ้าเพื่อให้วัสดุกลายเป็น ตัวนำ พลังงานที่จำเป็นสำหรับการกระตุ้นนี้ขึ้นอยู่กับเซมิคอนดักเตอร์และสอดคล้องกับความถี่แสงในช่วงอินฟราเรดจนถึงช่วงที่มองเห็นได้ ซึ่งจะกำหนดความเร็วในการเปลี่ยนสูงสุดที่เป็นไปได้ด้วยวัสดุเหล่านี้ในท้ายที่สุด
ไฟความถี่สูง
ในงานใหม่นี้ ทีมงานที่นำโดยMartin Schultze จาก มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีกราซของออสเตรียได้ศึกษาไดอิเล็กตริก ลิเธียมฟลูออไรด์ แทนที่จะเป็นเซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากพลังงานกระตุ้นของไดอิเล็กทริกนั้นสูงกว่ามาก ซึ่งช่วยให้นักวิจัยใช้แสงความถี่สูงได้ และทำให้ส่งข้อมูลได้เร็วยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม ตามที่สมาชิกในทีมMarcus Ossianderอธิบาย มีข้อเสียคือ วัสดุอิเล็กทริกส่วนใหญ่ไม่สามารถนำไฟฟ้าได้โดยไม่ทำลาย
เพื่อแก้ปัญหานี้ นักวิจัยได้เพิ่มความถี่ของพัลส์ไฟสลับเป็นช่วงอัลตราไวโอเลตสุดขั้ว และลดระยะเวลาลงเหลือ 1 femtosecond (10 -15วินาที) สั้นมากจนอิเล็กทริกไม่มีเวลาแตก โดยการทิ้งระเบิดตัวอย่างไดอิเล็กตริกด้วยพัลส์เลเซอร์เกินขีดนี้ พวกมันจะกระตุ้นอิเล็กตรอนให้เข้าสู่แถบการนำไฟฟ้าซึ่งอนุภาคสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ จากนั้นจึงใช้พัลส์ที่ยาวกว่าเล็กน้อยเป็นวินาทีเพื่อเร่งอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นเหล่านี้ไปในทิศทางที่ต้องการ ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่สามารถตรวจจับได้โดยใช้อิเล็กโทรดที่เชื่อมต่อกับวัสดุทั้งสองด้าน
“วิธีที่เราใช้ – สุ่มตัวอย่างกระแสเร็วมากที่ถูกฉีดด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตสุดขีดแล้วขับเคลื่อนด้วยสนามแสง – ช่วยให้เราสามารถติดตามสิ่งที่อิเล็กตรอนทำเมื่อดำเนินการสวิตช์อิเล็กทริก” Ossiander ซึ่งปัจจุบันเป็นนักวิจัยดุษฎีบัณฑิตที่Harvard Universityใน เรา. “เทคนิคของเราช่วยให้เราสามารถผลักอิเล็กตรอนจากแถบวาเลนซ์ไปยังแถบการนำไฟฟ้าในอิเล็กทริกภายในหนึ่งเฟมโตวินาที นั่นคือเราเปลี่ยนอิเล็กทริกจากฉนวนเป็นตัวนำด้วยความเร็วที่จำเป็นเพื่อให้ได้สวิตช์เพทาเฮิร์ตซ์”
การรวมกันของกฎสองข้อในวิชาฟิสิกส์
โดยการติดตามว่าอิเล็กตรอนทำอะไรหลังจากที่ใส่เข้าไปในแถบการนำไฟฟ้าแล้ว Ossiander และเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นว่าหากเวลาในการเปลี่ยนเร็วขึ้น อิเล็กตรอนจะถูกผลักเข้าไปในบริเวณของโครงสร้างวงดนตรีที่พวกเขาจะ “ทำร้าย” สัญญาณที่นักวิจัยพยายาม เพื่อส่ง Ossiander ให้เหตุผลว่าผลลัพธ์นี้มาจากสองปัจจัยร่วมกัน: โครงสร้างสายรัดของวัสดุและขีดจำกัดฟูริเยร์ เนื่องจากพัลส์แสงที่ใช้ในการสวิตชิ่งสั้นลง ขีดจำกัดฟูริเยร์หมายความว่าพัลส์ต้องยืดข้ามช่วงความยาวคลื่นที่กว้างกว่า ด้วยเหตุนี้พัลส์จึงส่งเสริมอิเล็กตรอนไปยังบริเวณที่มีผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์
“การสลับเกินกว่าหนึ่งเพทาเฮิรตซ์อาจทำให้อิเล็กตรอนไปยังบริเวณที่มีโครงสร้างของวงดนตรีซึ่งพวกมันจะเริ่มเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ตรงกันข้ามกับสนามไฟฟ้าที่เราใช้ซึ่งแน่นอนว่าแย่มากสำหรับประสิทธิภาพการสลับ” Ossiander อธิบาย “เมื่อเปรียบเทียบโครงสร้างสายของลิเธียมฟลูออไรด์กับวัสดุอื่นๆ เราสามารถแสดงให้เห็นว่าเราได้บรรลุถึงขีดสูงสุดในทางทฤษฎีแล้วสำหรับวัสดุที่มีอยู่ก่อนที่ผลกระทบเหล่านี้จะเกิดขึ้น”
การเปลี่ยนขนาดของอพาร์ตเมนต์
Ossiander กล่าว การใช้งานสวิตช์ความเร็วสูงสุดแบบใหม่ในโลกแห่งความเป็นจริงนั้นยังอีกยาวไกล “ปัจจุบัน ชุดทดลองที่เราใช้สำหรับการทดลองนี้มีขนาดและราคาของอพาร์ตเมนต์แบบหนึ่งห้องนอนโดยประมาณ – และสิ่งนี้จะทำให้มีสวิตช์เพียงตัวเดียว” เขากล่าว “เรายังต้องใช้เวลาอีกระยะหนึ่งในการย่อขนาดเลเซอร์และส่วนอื่นๆ ของอุปกรณ์ และสร้างสวิตช์ขนานหลายล้านตัวที่จำเป็นสำหรับโปรเซสเซอร์ในขนาดและราคาที่สามารถรวมเข้ากับสมาร์ทโฟนได้ เป็นต้น” Hybrid Photonics Labs ที่ Skoltech ทรานซิสเตอร์แบบออปติคัลใหม่ใช้คอนเดนเสทแบบกึ่งอนุภาคเพื่อสลับอย่างรวดเร็ว
ข่าวดีก็คือตาม Ossiander เทคนิคที่พัฒนาขึ้นในงานนี้สามารถนำไปใช้ในการศึกษาวัสดุส่วนใหญ่ได้ ในที่สุดสิ่งนี้ควรช่วยให้นักวิจัยสามารถวิเคราะห์ปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น การขนส่งประจุพาหะที่มีประจุไฟฟ้าเร็วมาก การกระเจิงของอิเล็กตรอนแบบยืดหยุ่นและไม่ยืดหยุ่นและการระบายความร้อนของตัวพาประจุไฟฟ้าฟรี (กึ่ง) ที่มีความสำคัญต่อการนำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อมโยงกันมาใช้ Ossiander บอกPhysics Worldว่าเนื่องจากทีมได้สาธิตวิธีการลิเธียมฟลูออไรด์แล้วซึ่งมีช่องว่างแถบที่ใหญ่ที่สุด (ระยะห่างระหว่างแถบวาเลนซ์และแถบการนำไฟฟ้า) ของวัสดุที่รู้จักทั้งหมด นำไปใช้กับวัสดุอื่น ๆ “จะค่อนข้างตรงไปตรงมา” .
และนั่นไม่ใช่ทั้งหมด: Ossiander เสริมว่าวิธีการนี้ควรช่วยให้นักวิจัยสามารถวัดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของพัลส์เลเซอร์ซึ่งเป็นข้อมูลที่อยากได้ซึ่งมีเพียงไม่กี่เทคนิคเท่านั้นที่สามารถให้ได้ในปัจจุบัน วิธีที่สนามเลเซอร์วิวัฒนาการหลังจากมีปฏิสัมพันธ์กับวัสดุสามารถเปิดเผยแสงโพลาไรซ์ที่ไม่เป็นเชิงเส้นที่แก้ไขด้วยเวลาที่สร้างขึ้นในตัวมัน ดังนั้นจึงสามารถเผยให้เห็นว่าผู้ให้บริการที่ถูกผูกไว้มีพฤติกรรมอย่างไรในของแข็ง Ossiander อธิบาย “ด้วยเหตุนี้จึงจะให้ภาพที่สมบูรณ์ขององค์ประกอบอิเล็กตรอนที่มีปฏิสัมพันธ์กับแสง” เขากล่าวสรุป บาคาร่าเว็บตรง
