Mélanie Thomas
“Les transistors à base de semi-conducteurs sont présents dans tous les appareils électroniques que nous utilisons aujourd’hui”, a déclaré Mohammed Hassan, professeur adjoint de physique et de sciences optiques. “Ils font partie de toutes les industries – des jouets pour enfants aux fusées – et sont les principaux éléments constitutifs de l’électronique.”
Hassan a dirigé une équipe internationale de chercheurs qui a publié l’article de recherche “Commutation optique ultra-rapide et codage de données sur les champs lumineux synthétisés” dans Science Improvements en février. L’associé de recherche postdoctoral en physique de l’UArizona Dandan Hui et l’étudiant diplômé en physique Husain Alqattan ont également contribué à l’article, en plus de chercheurs de l’Ohio Condition University et de l’Université Ludwig Maximilian de Munich.
Les semi-conducteurs en électronique s’appuient sur des signaux électriques transmis via des micro-ondes pour commuter – autoriser ou empêcher – le flux d’électricité et de données, représenté par “on” ou “off”. Hassan a déclaré que l’avenir de l’électronique reposera plutôt sur l’utilisation de la lumière laser pour contrôler les signaux électriques, ouvrant la porte à la mise en put de “transistors optiques” et au développement de l’électronique optique ultrarapide.
Depuis l’invention des transistors à semi-conducteurs dans les années 1940, les progrès technologiques se sont concentrés sur l’augmentation de la vitesse à laquelle les signaux électriques peuvent être générés, mesurés en hertz. Selon Hassan, les transistors à semi-conducteurs les in addition rapides au monde peuvent fonctionner à une vitesse de in addition de 800 gigahertz. Le transfert de données à cette fréquence est mesuré à l’échelle des picosecondes, soit un billionième de seconde.
La puissance de traitement informatique a augmenté régulièrement depuis l’introduction du transistor à semi-conducteur, bien que Hassan ait déclaré que l’une des principales préoccupations dans le développement d’une technologie in addition rapide est que la chaleur générée en continuant à ajouter des transistors à une micropuce nécessiterait finalement additionally d’énergie pour refroidir que ce qui peut passer à travers la puce.
Dans leur report, Hassan et ses collaborateurs discutent de l’utilisation de l’activation et de la désactivation tout optique d’un signal lumineux pour atteindre des vitesses de transfert de données dépassant le pétahertz, mesurées à l’échelle de temps de l’attoseconde. Une attoseconde correspond à un quintillionième de seconde, ce qui signifie que le transfert de données est 1 million de fois plus rapide que les transistors à semi-conducteurs les moreover rapides.
Alors qu’il a déjà été démontré que les commutateurs optiques atteignent des vitesses de traitement de l’information plus rapides que celles de la technologie à base de transistors à semi-conducteurs, Hassan et ses co-auteurs ont pu enregistrer les signaux d’activation et de désactivation d’une supply lumineuse se produisant à l’échelle du milliardième de seconde. Ceci a été accompli en profitant d’une caractéristique de la silice fondue, un verre souvent utilisé en optique. La silice fondue peut changer instantanément sa réflectivité, et en utilisant des lasers ultrarapides, Hassan et son équipe ont pu enregistrer les changements dans le sign d’une lumière à l’échelle de l’attoseconde. Les travaux ont également démontré la possibilité d’envoyer des données sous la forme de “un” et de “zéro” représentant l’activation et la désactivation by using la lumière à des vitesses auparavant impossibles.
“Cette nouvelle avancée permettrait également le codage de données sur des impulsions laser ultrarapides, ce qui augmenterait la vitesse de transfert de données et pourrait être utilisé dans les communications longue length de la Terre vers l’espace lointain”, a déclaré Hassan. “Cela promet d’augmenter la vitesse limite de traitement des données et d’encodage des informations et d’ouvrir un nouveau domaine des systems de l’information.”
Le projet a été financé par une subvention de 1,4 million de dollars accordée à Hassan en 2018 par la Fondation Gordon et Betty Moore, une organisation qui vise à “créer des résultats positifs pour les générations futures” en soutenant la recherche sur la découverte scientifique, la conservation de l’environnement et les soins aux patients. L’article était également basé sur des travaux soutenus par le programme de recherche pour jeunes chercheurs du Bureau de la recherche scientifique de l’US Air Pressure.
