Российские учёные заставят компьютеры работать быстрее

Российские учёные заставят компьютеры работать быстрее

Активный гибридный плазмонный волновод



Когда компьютеры были медленными, их быстродействие ограничивалось только тактовой частотой процессора, а временем передачи сигналов между элементами схемы можно было пренебречь. Но сейчас компьютерная техника подошла к тому пределу, когда быстродействие компьютера будет ограничиваться именно скоростью передачи сигналов.

Эту проблему может решить переход от электрических схем к оптическим, позволяющим работать в диапазоне более высоких частот, соответствующих быстродействию современных и будущих процессоров. Волоконно-оптическая связь давно и успешно применяется для передачи данных между компьютерами.

Но если речь идёт о передаче данных между элементами схемы внутри компьютера, то здесь возникает фундаментальное физическое ограничение размера элементов – т.н. дифракционный предел: они не могут быть значительно меньше длины волны. Для ближнего инфракрасного излучения это предел составляет сотни нанометров в то время, как логические элементы электронных микросхем в десять раз меньше по размерам.

Конечно, для каких-то специальных целей можно сделать оптический компьютер в десять раз больший по размерам, чем обычный, но ни о каком широком распространении таких устройств речи быть не может. Не говоря уже о мобильных устройствах на оптических элементах. Что же делать, если электроны – это медленно, а фотоны – это громоздко?

А что если скрестить ужа с ежом – оптику с электроникой? Известно же, что свет взаимодействует с металлами, вызывая в них разные явления. Одним из интересных эффектов взаимодействия фотонов с поверхностью металлов, является образование плазмон-поляритонов – поверхностной электромагнитной волны на границе между металлом и диэлектриком (веществом, не проводящим электричество).

Световая волна – объёмная, а поверхностная электромагнитная волна – двумерная. Фактически, трёхмерный фотон «сжимается» по одной из осей при преобразовании в плазмон-поляритон. И всё бы хорошо, если бы не быстрое затухание такой волны на расстоянии. Из-за поглощения в металле энергия плазмонов уменьшается в миллиард раз на расстоянии всего 1 мм, что лишает практической значимости само это явление.

Но русские не сдаются! Руководитель проекта Дмитрий Федянин и его коллеги Дмитрий Свинцов и Алексей Арсенин предложили способ решить проблему быстрого затухания плазмон-поляритонных волн. Их идея заключается в закачке дополнительной энергии в плазмон-поляритоны.

Оказалось, что относительно слабых токов, пропускаемых через наноразмерные плазмонные волноводы, достаточно для компенсации потерь энергии. Благодаря этому теперь возможна передача сигнала без потерь на большие по меркам чипа расстояния. При этом размеры элементов схемы не превышают сотни нанометров, что в десять раз меньше, чем для чисто оптических решений.

Этот пример показывает, что Россия сегодня не только не отстаёт в научном отношении от ведущих стран мир, но и ведёт изыскания на передовых рубежах науки. Остаётся только пожелать, чтобы эта разработка российских исследователей как можно скорее была доведена до промышленного использования, причём в нашей стране.

Свои результаты и рассуждения учёные опубликовали в научном журнале Optic Express: D.A. Svintsov, A.V. Arsenin, D.Yu. Fedyanin, Full loss compensation in hybrid plasmonic waveguides under electrical pumping // Optics Express 23, 19358-19375 (2015)

По материалам сайта «Наука и технология РФ»
Евгений Радугин
Источник
 
+13
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо зайти на сайт под своим именем.
Загрузка...
0 комментариев
Ваше имя: *
Ваш e-mail: *

Подписаться на комментарии | Информация о персональных данных.

pinbot
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
PIN: ----
Свежие новости
05:02
СМИ США раскрыли планы СССР по захвату Франции всего за семь дней
04:50
Конец «аграрной сверхдержавы»
04:49
Украинскую делегацию вышвырнули из Белого дома
04:39
В России анонсировали создание истребителя вместе с Турцией
04:32
Египет поплатится за покупку российских Су-35
02:54
Крымские каникулы
02:52
3 главные нераскрытые тайны нацисткой Германии
02:48
Б-37: почему немцы так боялись самой большой пушки Красной Армии
01:01
Николай Азаров: Оболваненной Украине может помочь только социализм
00:59
Лукашенко озвучил цену Союзного государства
00:10
В России появится ещё один боевой самолёт
23:30
Почему приход Красной Армии разочаровал партизан
23:20
10 продуктов против старения, которые можно купить в обычном магазине
21:44
Как далеко может выстрелить южноафриканская гаубица
20:13
А вы знали? Вот что происходит с организмом, когда мы случайно съедаем продукты с плесенью...
19:59
К бою готов: гранатомет для русского спецназа
19:53
Боевые белухи: как в СССР готовили китов-диверсантов
19:49
«Битва за село Стеблево»: как дети не пустили «фрицев» в деревню
19:47
Какое самодельное оружие создавали советские бойцы в Афганистане
19:44
Чем японские пленные удивили граждан СССР
19:41
Конгресс США хотел насолить России, но насолил собственным космонавтам – добираться на МКС им не на чем
18:41
Неожиданно: в США рассказали, кто контролирует Украину
18:39
Почему Зеленский боится радикалов
17:04
Российская подлодка с «Калибрами» опасно приблизилась к побережью Израиля
15:23
В Вашингтоне прошли встречи террористов из ПНС Ливии и американскими конгрессменами
Все новости