Использование света для ускорения чипов
Исследователи из Северо-Восточного университета в США только что объявили о революционном открытии, которое поможет компьютерам и телефонам работать в 1000 раз быстрее, чем существующая технология кремниевых чипов.
Прогресс достигается за счет управления квантовыми материалами с помощью метода, называемого термическим охлаждением.
Новый прорыв в области квантовых материалов может помочь электронным устройствам работать в 1000 раз быстрее, чем существующие технологии (Фото: Getty).
Исследовательская группа выбрала материал 1T-TaS₂ — особый квантовый материал, который может гибко переключаться между двумя состояниями: проводить электричество как металл или быть изолирующим как полупроводник.
Раньше проводящее состояние возникало только при крайне низких температурах и длилось доли секунды, что делало его практически невозможным для применения в повседневных электронных устройствах.
Команда выяснила, как поддерживать стабильное металлическое состояние материала при температуре, близкой к комнатной, в течение нескольких месяцев.
Они добились этого, нагревая материал и быстро охлаждая его со скоростью около 120 кельвинов в секунду. Этот метод позволил материалу преодолеть порог фазового перехода, создав смешанное фазовое состояние между проводящим и изолирующим.
Учёные также используют свет для запуска этого перехода. При освещении материал реагирует практически мгновенно, изменяя свою собственную структуру волны зарядовой плотности. Эти изменения поддерживают стабильность металлического состояния при контролируемых температурных условиях.
Профессор Грегори Фите, физик из Северо-Восточного университета, сказал, что группа контролирует свойства материалов с максимально возможной скоростью, которую позволяет физика.
Он подчеркнул, что использование света вместо нескольких слоев материала, как в традиционных кремниевых транзисторах, упрощает структуру микросхемы и открывает возможность проектирования электронных устройств следующего поколения.
Каковы лимиты для чипов?
В современных устройствах процессоры работают на гигагерцовых частотах. Благодаря этому открытию исследователи надеются достичь терагерцовых частот, что в 1000 раз выше.
Эта возможность особенно важна, поскольку объемы данных постоянно растут, а обработка в реальном времени становится необходимой в таких приложениях, как искусственный интеллект, виртуальная реальность, квантовые вычисления и научное моделирование.
Исследование также показало, что при освещении материала светом на определенных частотах волны колебаний кристаллической решетки изменяются соответствующим образом.
Например, колебания на частоте 2,5 терагерц отражают изменения амплитуды волн плотности заряда, тогда как колебания на частоте 1,3 терагерц связаны с проскальзыванием слоев материала в атомном масштабе.
Группа опубликовала свои результаты в журнале Nature Physics и назвала это проводящее состояние скрытым металлическим. В этом состоянии материал кажется изолирующим, но на самом деле позволяет электронам перемещаться с высокой скоростью благодаря сочетанию небольших проводящих областей, распределённых по его структуре.
Исследователь Альберто де ла Торре, возглавлявший группу, рассказал, что метод термического гашения позволяет мгновенно контролировать электропроводность материала путем изменения условий освещения.
Он подчеркнул, что программируемость этого состояния открывает путь к созданию электронных устройств, способных хранить и обрабатывать данные в одном и том же материале.
Кроме того, в некоторых смежных исследованиях также отмечалась возможность настройки состояния материала посредством терагерцовых резонансных камер.
Изменяя внешнюю оптическую структуру, материал реагирует на электромагнитное поле и управляемо изменяет фазу. Этот эффект аналогичен принципу усиления светового резонанса в лазерных устройствах, но применяется к проводящим материалам на атомном уровне.
Устранив множество материальных интерфейсов и используя только одно светоконтролируемое вещество, команда открыла новые направления для микроэлектронной промышленности.
Источник: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/tim-ra-vat-lieu-luong-tu-giup-may-tinh-dien-thoai-nhanh-hon-1000-lan-20250805073922390.htm
Комментарий (0)