E se os pulsos de luz ultra -fast pudessem operar computadores em velocidade a um milhão de vezes mais rápido que os melhores processadores de hoje? Uma equipe de cientistas, incluindo pesquisadores da Universidade do Arizona, está trabalhando para tornar isso possível.
Em um esforço internacional inovador, pesquisadores do Departamento de Física do College of Science e James C. Wyant College of Optical Sciences mostraram uma maneira de manipular elétrons no grafeno usando pulsos de luz que duram menos de um trilhão de segundo. Ao explorar um efeito quântico conhecido como tunelamento, eles registraram elétrons que quase instantaneamente vagavam por uma barreira física, uma empresa que redefine os limites potenciais do poder de processamento de computadores.
Um estudo publicado na Nature Communications destaca como a técnica pode levar a velocidades de processamento na faixa Petahertz – mais de 1.000 vezes mais rápida que os chips de computador modernos.
O envio de dados a essas velocidades revolucionaria o cálculo como o conhecemos, disse Mohammed Hassan, professor associado de física e ciências ópticas. Hassan há muito tempo busca tecnologia elétrica com base na luz e anteriormente liderou os esforços para desenvolver o microscópio eletrônico mais rápido do mundo.
“Temos experimentado um grande salto adiante no desenvolvimento de tecnologias como o software de inteligência artificial, mas a velocidade do desenvolvimento de hardware não se move tão rapidamente”, disse Hassan. “Mas, confiando na descoberta de computadores quânticos, podemos desenvolver hardware que corresponda à revolução atual no software de tecnologia da informação. Os computadores rápidos ajudarão significativamente as descobertas em pesquisa espacial, química, assistência médica e muito mais”.
Hassan trabalhou ao lado de um colegas Nikolay Golubev, professor assistente de física; Mohamed Sennary, um estudante de graduação que estuda óptica e física; Jalil Shah, um estudioso pós -médico -piterado; E Mingrui Yuan, um estudante se formou na perspectiva. Eles foram alcançados por colegas do Laboratório de Propulsão a Jato do Instituto de Tecnologia da Califórnia e da Universidade de Mônaco Ludwig Maximilian, na Alemanha.
A equipe estudou originalmente a condutividade elétrica de amostras de grafeno modificadas, um material que consiste em uma única camada de átomos de carbono. Quando um laser brilha no grafeno, a energia do laser excita elétrons no material, fazendo -os se mover e se formar em uma corrente.
Às vezes, essas correntes elétricas se cancelam. Hassan disse que isso acontece porque a onda de energia do laser se move para cima e para baixo, gerando correntes iguais e opostas em ambos os lados do grafeno. Devido à estrutura atômica simétrica do grafeno, essas correntes são refletidas e canceladas, sem deixar a corrente detectável.
E se um único elétron pudesse deslizar pelo grafeno e sua jornada pudesse ser capturada e monitorada em tempo real? Esse “tunelamento” quase instantâneo foi o resultado inesperado da equipe que modifica vários campeões de grafeno.
“Isso é o que eu mais amo da ciência: a verdadeira descoberta vem das coisas que você não espera que isso aconteça”, disse Hassan. “Ao entrar no laboratório, você sempre prevê o que vai acontecer – mas a verdadeira beleza da ciência são as pequenas coisas que acontecem, o que o leva a investigar mais. Depois que percebemos que obtivemos esse efeito de tunelamento, tivemos que descobrir mais”.
Usando um fototransistor de grafeno disponível no mercado que foi modificado para introduzir um nível especial de silício, os pesquisadores usaram um laser que desliga e ligou a uma velocidade de 638 adjacentes para criar o que Hassan chamou de “o transistor Petahertz Quantico mais rápido do mundo”.
Um transistor é um dispositivo que atua como um interruptor ou amplificador eletrônico que controla o fluxo de eletricidade entre dois pontos e é essencial para o desenvolvimento da eletrônica moderna.
“Para referência, um single de aventura é um segundo”, disse Hassan. “Isso significa que esse resultado representa um grande salto adiante no desenvolvimento de tecnologias ultra -muito computadores, criando um transistor na velocidade de Petahertz”.
Embora algum progresso científico ocorra em condições rigorosas, incluindo temperatura e pressão, esse novo transistor realizou em condições ambientais, abrindo o caminho para o marketing e o uso em eletrônicos diários.
Hassan está trabalhando com o Tech Launch Arizona, o escritório que trabalha com os investigadores para comercializar as invenções derivadas da U de uma pesquisa para patentear e comercializar inovações. Enquanto a invenção original usou um laser especializado, os pesquisadores estão promovendo o desenvolvimento de um transistor compatível com o equipamento disponível no mercado.
“Espero que possamos colaborar com os parceiros do setor para fazer esse transistor na Petahertz Speed em um microchip”, disse Hassan. “A Universidade do Arizona já é conhecida pelo microscópio eletrônico mais rápido do mundo e gostaríamos de ser conhecidos também pelo primeiro transistor na velocidade de Petahertz”.
