Ny ljusbaserad datorteknik når 10.000 GHz, över 1.000 gånger snabbare än dagens processorer

Dagens datorer bygger på att elektriska laddningar flyttas genom halvledartransistorer, en process som begränsas av fysiska hastighetsbegränsningar. För att komma förbi denna barriär har ett forskarlag under ledning av forskare vid Politecnico di Milano framgångsrikt använt oscillerande ljus inte bara för att överföra data utan även för att bearbeta den. Studien, som publiceras i tidskriften Nature Photonics, visar att mycket kontrollerade laserpulser kan manipulera materia för att utföra logiska operationer vid frekvenser som överstiger 10 terahertz (THz) - över 1000 gånger snabbare än de bästa processorerna på marknaden.

För att uppnå dessa hastigheter använde forskarna volframdisulfid, ett mikroskopiskt tvådimensionellt material som bara är tre atomlager tjockt. I denna extremt tunna film kan elektroner drivas in i två distinkta kvanttillstånd, som brukar kallas "valleys" Dessa dalar fungerar som en ny typ av informationsenhet, ungefär som de vanliga nollorna och ettorna i traditionell databehandling, men de kan styras mycket snabbare. Genom att använda en exakt sekvens av otroligt korta ljusblixtar - var och en varar bara några kvadriljondels sekunder - kunde forskarna selektivt aktivera, inaktivera och manipulera dessa informationstillstånd.

Anmärkningsvärt är att dessa ultrasnabba operationer utfördes vid rumstemperatur med hjälp av ljuspulser som redan är standard i laboratoriemiljöer. Denna optiska metod gjorde det också möjligt för teamet att självständigt mäta hur länge den kodade informationen förblir stabil innan den bryts ned, vilket är en kritisk faktor för alla framtida praktiska tillämpningar.

Även om forskarna erkänner att det fortfarande finns hinder - som att skala upp antalet bitar och utforma mer komplexa ljuspulssekvenser - ger denna framgångsrika demonstration en konkret grund för en ny generation av ljusdriven, ultrasnabb datorhårdvara.