Мільйон гігагерц

Привіт, друзі! Сьогодні ми поговоримо про… процесори. Основою всієї сучасної електроніки є транзистори. Нові дослідження учених дозволять збільшити швидкість роботи транзисторів у 10 тисяч разів. Нові транзистори приводяться в дію лазерними імпульсами. Дослідження було проведене вченими Державного університету Джорджії (професори Марк Стокман (Mark Stockman) і Вадим Апалков (Vadym Apalkov)) спільно з науковими співробітниками з німецького Інституту квантової оптики Макса Планка, а також представниками інших німецьких наукових організацій.

У сучасному світі існує три базових матеріали: метали, напівпровідники (які використовуються в сучасних транзисторах) та ізоляційні матеріали або діелектрики, які не проводять електричний струм. Ось ці останні і пропонується використовувати в електронних пристроях нового покоління. На перший погляд це досить дивна ідея. Але розберемося в ній трохи докладніше.

Діелектрики, як уже було сказано, не проводять електрику. Вплив на них потужних енергетичних полів призводить до їх пошкодження. Вчені виявили, що під впливом на діелектрики короткими, але інтенсивними електричними імпульсами, вони починають проводити електричний струм і при цьому зберігають свою цілісність.

Найкоротший час, що займає сигнал, провідним діелектриком, становить 1 фемтосекунду. Це час коливання світлової хвилі або одна квадрильйона частка секунди. Настільки малий часовий проміжок взагалі не вкладається в людській свідомості. Достатньо лише докладніше прочитати про порядок цих величин, щоб усвідомити фантастичну неправдоподібність таких швидкостей.

Що це дає на практиці? Пристрої на базі діелектричних транзисторів дозволять істотно розширити можливості комп’ютерних пристроїв. Сучасні процесори працюють із швидкістю злегка вище 3 ГГц. Діелектричні чіпи зможуть працювати зі швидкістю в мільйон гігагерц. Фантастика, яка вже майже стала реальністю. Порівняйте з тими можливостями, які були у обчислювальної техніки всього півстоліття тому. Професор Марк Стокман розповів про досягнуті результати: «Зараз ми маємо можливість створення пристрою, що працює в 10 тисяч разів швидше транзистора з тактовою частотою в 100 гігагерц… Матеріал починає проводити електрику при впливі на нього потужного світлового поля. Діелектрики в 10 тисяч разів швидше напівпровідників.»

Результати цього воістину фантастичного відкриття були опубліковані 5 грудня 2012 науковим журналом Nature. Серед організацій, що брали участь у проведенні досліджень, крім вищеназваних, відзначені департамент фізики Мюнхенського технічного університету, департамент фізики Університету Людвіга Максимілліана (Мюнхен) та Інститут Фріца Хабера (Берлін).

У той же час, на думку вчених, діелектрики не можуть використовуватися для проходження сигналу. Під впливом потужних електричних полів вони руйнуються. Вплив потужного поля може тривати лише протягом дуже короткого проміжку часу.

У другій статті, також опублікованій журналом Nature 5 грудня 2012, Стокман і його колеги розглядають експеримент, суть якого полягає у впливі на кварцовий діелектрик короткочасними, але дуже потужними, ультрафіолетовими імпульсами. Вчені відзначають, що найвища (з досяжних) швидкість процесу становить 100 аттосекунд. Поки людина моргне оком, пройдуть мільйони таких часових проміжків. Збожеволіти!