Вчені з Університету Аалто розробили оптичні логічні ворота на основі світла. Хіральні елементи, створені вченими, працюють майже в мільйон разів швидше традиційних комп’ютерів, забезпечуючи надшвидкісну обробку даних.
Логічні вентилі – це базові елементи цифрової схеми. Кожен такий елемент виконує одну логічну операцію. Традиційно вони являють собою електронні схеми, які працюють завдяки руху відповідних частинок. У роботі, опублікованій в журналі Science Advances, вчені з фінського університету використовували кристалічні матеріали, щоб побудувати логічні елементи, що працюють на основі світла.
Новий підхід, запропоновані дослідниками, використовує в якості альтернативи електронам світла. Кристалічні матеріали чутливі до спрямованості світлового променя з круговою поляризацією. Іншими словами, світло, що випромінюється кристалом, залежить від спрямованості вхідних променів.
Логічний оптичний вентиль виготовлений з матеріалу, що випромінює світло з різною круговою поляризацією в залежності від хіральності вхідних променів. Зображення: Yi Zhang / Aalto University
Використовуючи цю особливість кристалів, дослідники створили вентиль XNOR. Це логічний елемент, який служить доповненням вентиля «виключає АБО». Всі інші логічні вентилі можна створити за допомогою світлових фільтрів або інших оптичних компонентів, кажуть автори розробки.
У серії експериментів фізики показали, що один оптичний пристрій на основі таких кристалів може містити всі логічні елементи, які можуть працювати послідовно або паралельно. При цьому існуючі електронні вентилі можуть працювати тільки в послідовному режимі.
Одночасні паралельні логічні елементи можуть використовуватися для побудови складних багатофункціональних логічних схем, кажуть автори роботи. Крім того, новий підхід значно прискорює процес обчислення. За оцінками вчених оптичні логічні вентилі працюють приблизно в мільйон разів швидше традиційних аналогів. Дослідники вважають, що оптичні технології, засновані на хіральності (закрученості) світла можуть стати основою для наступного покоління комп’ютерів.