Energie bez elektřiny: ITMO vyvinulo nanozařízení pro optický počítač

Fyzici z ITMO a Akademické univerzity Alferov vyvinuli zařízení, které lze použít jako tranzistor pro optický počítač. Vývoj umožňuje vytvořit elektrické pole v nanostruktuře bez použití elektrických vodičů. Vědci byli schopni tento proces nejen teoreticky popsat, ale také experimentálně demonstrovat v nanoanténě. Výsledky výzkumu zveřejněno v časopise Světlo: Věda a aplikace.

Eduard Ageev, Artem Larin, Yali Sun, Dmitrij Zuev. Foto: Dmitrij Grigorjev / ITMO.NEWS

Tranzistory, drobné polovodičové součástky potřebné k řízení toku elektronů obsahujících informace, se každým rokem zmenšují a zvyšují jejich energetickou účinnost. Výkon a rychlost jakéhokoli zařízení, včetně počítačů a chytrých telefonů, na nich do značné míry závisí. Vědci a inženýři však téměř dosáhli základních limitů jejich zdokonalování. Výkon zařízení lze zvýšit přechodem z elektronů na světelné částice (fotony). Fotony jsou ideálním nástrojem pro přenos informací: světlo lze přenášet na desítky a stovky kilometrů prakticky bez útlumu nebo zkreslení. Proto vytvoření optického počítače již dlouho není jen vědeckým zájmem, ale nutností.

«Pro vývoj optického počítače je nutné nahradit každou součást běžného PC optickým analogem. Podařilo se nám v jistém smyslu vytvořit stavební blok budoucího optického čipu – nanostrukturu, kterou lze použít jako kondenzátor nebo dokonce tranzistor. S její pomocí lze mimo jiné ovládat tok fotonů: například měnit intenzitu nebo směr záření. V naší nanostruktuře se nám také podařilo generovat konstantní elektrické pole – a to pouze díky světlu, bez použití elektrod nebo dalších elektrických systémů.” – říká první autor článku, mladší vědecký pracovník na katedře fyziky ITMO Yali Sun.

Miniaturizace je dalším úkolem, který se vědci snažili vyřešit: čím menší je struktura, tím více potenciálních tranzistorů lze umístit na jednotku plochy, tj. tím výkonnější bude hotové zařízení. Přítomnost vlastností optické rezonance a sjednocení dvou materiálů v jednom nanosystému umožnily vědcům vytvořit v něm statické elektrické pole vlivem laserového záření a obejít se tak bez elektrod. Dříve bylo možné tento efekt demonstrovat pouze v objemných systémech – například v objemovém křemíku.

«Tvar naší nanostruktury připomíná šachovou figurku – kouli ponořenou do komolého kužele. Naše studie nanostruktur s různými geometriemi ukázaly, že tento tvar je nejvhodnější pro generování elektrického pole. Nanostruktura obsahuje materiály, které se široce používají v mikroelektronice – křemík a zlato. Jak to funguje: posvítíme na ni laserem a v polovodiči vytvoříme elektrické pole, které mění optickou odezvu nanosystému. To znamená, že výstupní záření takové nanostruktury lze řídit světlem. To je důležité pro interakci foton-foton. Výsledky pomohou při vytváření optických počítačů, kde všechny procesy budou prováděny pouze fotony.„- vysvětluje spoluautor projektu, inženýr z fyzikální katedry ITMO.“ Artem Larin.

podle Dmitrij Zujev, vědeckého ředitele projektu a vedoucího výzkumného pracovníka na katedře fyziky ITMO, uvedl, že nejobtížnější částí studie bylo popsat experimentální výsledky pomocí teoretických výpočtů, protože teorie vysvětluje ideální případ bez zohlednění mnoha faktorů. Fyzici plánují provést experimenty s jinými geometriemi, aby zjednodušili technologii pro vytváření takových nanosystémů. Tiskové oddělení ITMO

Inspirativní trasy, neobvyklé recepty, recenze zařízení, sportovní novinky, make-up tutoriály, analýza vědeckých teorií, doporučení pro výběr auta, recenze výstav – v Zen můžete psát texty a natáčet videa na jakékoli téma! A chytré algoritmy vám vždy pomohou najít publikum, které bude mít zájem.

Připojte se ke komunitě zenových spisovatelů a uvolněte svůj tvůrčí potenciál naplno.
Vytvořte kanál

O zenu

tolik uživatelů se denně přihlásí do Zen
tolik tvůrců sdílí svůj obsah každý týden
Možnost výdělku
vydělávat příjmy z monetizace a nativní reklamy
můžete se vyjádřit v krátkých videích, dlouhých videích, příspěvcích a dlouhých čteních
24 hodin denně
Tým podpory je připraven nepřetržitě odpovídat na vaše otázky

Populární témata v zenu

Technologie Sport Jídlo Krása a styl Cestování Věda Ekonomika Auto

4,5M

Přesně tolik uživatelů odebírá zenové autory, kteří vytvářejí recenze zařízení, vytvářejí průvodce výběrem a používáním gadgetů, sdílejí novinky ze světa technologií a mnoho dalšího.

Přes 10 milionů

přihlášeni k odběru sportovních autorů v zenu, kteří sdílejí novinky, užitečné tipy na zdravý životní styl nebo zajímavosti z biografií sportovců

Přes 20 milionů

sledovat gastro kanály v zenu. Jídlo je jedním z nejoblíbenějších témat na platformě. Foodblogeři nejen sdílejí recepty na vaření, ale také recenzují kavárny a restaurace, mluví o tradicích a zvycích různých zemí

Přes 7 milionů

pravidelně hledejte stylové tipy a užitečné životní triky pro péči o sebe, sledujte tutoriály líčení a seznamte se s nejnovějšími módními trendy od zenových autorů

Přes 6,6 milionů

přihlášeni k odběru cestovatelských kanálů v zenu, které sdílejí recenze atrakcí, jejich dojmy, doporučení pro výběr tras a další inspirativní cestovatelský obsah

12M

studijní obsah v zenu od odborníků, kteří mluví o fascinujících vědeckých teoriích a objevech, inovativních technologiích a úžasných experimentech

3M

zajímají se o finanční a investiční témata, čtou recenze bankovních produktů, sledují trendy na trhu nemovitostí a cenných papírů

9M

neustále se zajímají o to, jak vybrat auto, skútr nebo třeba loď, zajímají se o osobní zkušenosti a životní hacky pro provozování osobní dopravy od autorů Zen

Jak vytvořit kanál

Buďte sami sebou nebo zkoušejte nové věci
vytvářet obsah ve svém stylu – a v jakémkoli formátu

Odbornost, kvalita, upřímnost a jedinečný styl jsou klíčem k srdci publika. My v Zen podporujeme ty nejodvážnější experimenty. K tomu máte ve svém inventáři různé formáty – namíchejte si je podle svého vkusu: krátká vertikální videa, články s ilustracemi, horizontální videa.

Spolupracujte se Zenem
účastnit se pravidelných projektů platformy

Zen neustále podporuje komunitu autorů soutěžemi, akcemi a speciálními projekty. Můžete se jich také zúčastnit spolu s dalšími autory, získat skvělé zkušenosti a rozšířit publikum svého kanálu. Aktuální aktivity můžete sledovat na kanálu „Zen pro autory“.

Zpeněžit svůj obsah
připojit monetizaci nebo dělat nativní reklamu

Existují dva způsoby, jak zpeněžit kanál v Zen:

Automatická monetizace – přerozdělení výnosů ze Zen reklamy mezi autory v závislosti na zobrazení obsahu v konkrétním kanálu. Více o monetizaci naleznete zde.

Nativní reklama – budete moci přímo spolupracovat s inzerenty a přilákat velké značky, když váš kanál získá velké a loajální publikum. Další tipy k nativní integraci naleznete zde.