Oprettelse af optiske logiske porte fra grafen nanobånd

Forskning i kunstig intelligens (AI) netværkscomputere har gjort betydelige fremskridt i de seneste år, men er indtil videre blevet holdt tilbage af begrænsningerne af logiske porte i konventionelle computerchips. Gennem ny forskning offentliggjort i The European Physical Journal D , et team ledet af Aijin Zhu ved Guilin University of Electronic Technology, Kina, introducerede en grafenbaseret optisk logikport, som løser mange af disse udfordringer.

Designet kan føre til en ny generation af computerchips, der bruger mindre energi, samtidig med at de når højere computerhastigheder og effektivitet. Dette kan til gengæld bane vejen for brugen af ​​kunstig intelligens i computernetværk til at automatisere opgaver og forbedre beslutningstagning – hvilket fører til forbedret ydeevne, sikkerhed og funktionalitet.

Der er mange fordele ved mikrochips, hvis logiske komponentporte udveksler signaler ved hjælp af lys i stedet for elektrisk strøm. Nuværende designs er dog ofte omfangsrige, noget ustabile og sårbare over for tab af information.

I deres papir introducerede Zhus team et grafenbaseret alternativ sammensat af Y-formede grafen nanobånd bundet oven på et lag isolering. Dette design er ideelt til at være vært for plasmonbølger, kollektive svingninger af elektroner, der opstår ved grænsefladen mellem grafen og det isolerende medium. De kan udløses af lysbølgerne i indgående optiske signaler og kan også selv generere udgående signaler, efter at informationen er behandlet af den logiske gate.

Da overfladeplasmonbølgelængder er kortere end optiske lysbølger, viser forskerne, at deres opsætning kan blive langt mere kompakt end tidligere design af optiske logiske porte. Deres enhed kan tændes og slukkes ved hjælp af en ekstern spænding, som manipulerer de energiniveauer, hvor elektroner i grafen er tilgængelige til at overføre elektrisk strøm.

I deres eksperimenter opnåede Zhus team et imponerende højt forhold mellem effektniveauet i deres gates 'on' og 'off' tilstande, hvor den henholdsvis transmitterer og blokerer data. Ud over at overgå tidligere optiske logiske porte, drager deres design også fordel af en lille størrelse, lavt tab af information og høj stabilitet.

Flere oplysninger: Aijun Zhu et al., En ultrakompakt og meget stabil optisk numerisk komparator baseret på Y-formede grafen nanobånd, The European Physical Journal D (2023). DOI:10.1140/epjd/s10053-023-00748-9

Journaloplysninger: European Physical Journal D

Leveret af Springer