МОСКВА, 25 марта. /ТАСС/. Физики выяснили, что частота работы электронных и оптоэлектронных транзисторов не может превышать примерно один петагерц из-за фундаментальных физических ограничений, связанных с взаимодействиями электромагнитных волн и электронов. Об этом в пятницу сообщила пресс-служба австрийского Технического университета Граца со ссылкой на статью в журнале Nature Communications.
"Мы раскрыли фундаментальные физические процессы, связанные с взаимодействиями электронов и света, которые будут накладывать ограничения на скорость работы транзисторов и преобразование света в электрические колебания и наоборот. Наши опыты показывают, что максимальная частота работы таких приборов не может превышать один петагерц", - пишут исследователи.
В последние годы темпы развития полупроводниковой электроники значительно замедлились, так как транзисторы по размерам уже приближаются к атомам. По этой причине физики и инженеры пытаются найти замену для полупроводниковых транзисторов и создать их аналоги, оперирующие частицами света, квантовыми свойствами электронов или другими физическими феноменами.
Пока все эти технологии далеки от промышленного и коммерческого использования, однако их создание, как предполагают ученые, резко ускорит работу вычислительной техники. Группа австрийских и немецких физиков под руководством Мартина Шульце, профессора Технического университета Граца (Австрия) заинтересовалась тем, существует ли предел скорости, на которой могут работать различные формы оптоэлектронных транзисторов, в функционировании которых задействованы и электроны, и частицы света.
Предел скорости для транзистора
Подобные устройства сегодня считаются одной из самых перспективных и удобных замен для классических транзисторов, так как они сочетают в себе все плюсы их оптических и полупроводниковых аналогов. В частности, они позволяют тратить минимум энергии для передачи данных при помощи частиц света, но при этом они обрабатывают информацию так же, как это делают существующие полупроводниковые логические схемы.
Ключевым компонентом подобных транзисторов является та их часть, которая отвечает за преобразование электромагнитных колебаний в электрические импульсы и наоборот. Профессор Шульце и его коллеги впервые экспериментально изучили то, как ведет себя данная часть транзистора при сверхвысоких частотах работы.
Проведенные ими опыты указали на существование физических процессов, которые неожиданно жестко ограничивают максимальную частоту работы оптоэлектронных транзисторов. Существование этого предела, как отмечают ученые, связано с тем, что взаимодействия между частицами света и электронами в материалах, применяемых для преобразования света в электрические импульсы, порождают помехи, мешающие считыванию следующих порций информации.
В результате этого оптоэлектронные транзисторы в принципе не будут работать на частотах, превышающих примерно один петагерц, что примерно в 10 тыс. раз выше, чем типичная частота работы современной полупроводниковой электроники. Это необходимо учитывать при разработке компьютеров новых поколений, а также разных оптоэлектронных приборов, подытожили профессор Шульце и его коллеги.