Ten tranzystor pracuje 1000 razy szybciej niż dzisiejsze układy. Nadchodzi era petaherców

Stoimy u progu nowej ery obliczeniowej? Naukowcy z Uniwersytetu Arizony twierdzą, że tak i mają na to mocne dowody. Ich najnowsze osiągnięcie to pierwszy na świecie tranzystor zdolny do pracy z prędkością petaherców. Przełomowy wynalazek, który wykorzystuje ultrakrótkie impulsy światła i grafen, może całkowicie zmienić sposób, w jaki rozumiemy i projektujemy elektronikę.

Zespół naukowców, kierowany przez dr. Mohammeda Hassana, profesora fizyki i nauk optycznych na Uniwersytecie Arizony, we współpracy z badaczami z Jet Propulsion Laboratory (Caltech) i Uniwersytetu Ludwika Maksymiliana w Monachium, opracował tranzystor działający w skali petaherców (10¹⁵ Hz). W praktyce oznacza to przetwarzanie danych ponad tysiąc razy szybciej niż współczesne układy scalone.

Zamiast prądu elektrycznego, który dotychczas był fundamentem działania tranzystorów, badacze wykorzystali ultraszybkie impulsy laserowe.

Zamiast prądu elektrycznego, który dotychczas był fundamentem działania tranzystorów, badacze wykorzystali ultraszybkie impulsy laserowe. Dzięki zastosowaniu grafenu, czyli ultracienkiego materiału zbudowanego z jednej warstwy atomów węgla, udało się zaobserwować i kontrolować zjawisko tunelowania kwantowego elektronów w czasie rzeczywistym.

Tunelowanie kwantowe i grafen: klucz do przyszłości

Podczas eksperymentów badacze zauważyli, że pojedyncze elektrony mogą niemal natychmiast przeskakiwać przez barierę grafenową pod wpływem błyskawicznego impulsu świetlnego trwającego zaledwie 638 atosekund (jedna kwintylionowa sekundy). To wydarzenie, wcześniej teoretyczne, udało się zarejestrować i wykorzystać jako podstawę działania nowego rodzaju tranzystora.

Zaskakujące jest to, że urządzenie nie wymagało laboratoryjnych warunków, bo działało w normalnej temperaturze otoczenia, co czyni je bardziej praktycznym i potencjalnie skalowalnym rozwiązaniem dla przemysłu elektronicznego.

Komercjalizacja na horyzoncie

Zespół już współpracuje z Tech Launch Arizona nad opatentowaniem i komercjalizacją wynalazku. Kolejnym krokiem jest opracowanie wersji tranzystora, która będzie mogła działać z użyciem powszechnie dostępnych laserów komercyjnych, co znacznie ułatwi wdrożenie tej technologii w przemyśle.

Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, petahercowe tranzystory mogą w przyszłości zasilić superkomputery, urządzenia mobilne, systemy sztucznej inteligencji, a nawet technologie wykorzystywane w badaniach kosmicznych czy medycynie.