Ingenieurs onthullen een upgrade van de transistorlaser die kan worden gebruikt om de snelheden van computerprocessors te verhogen - de vorming van twee stabiele energietoestanden en de mogelijkheid om er snel tussen te schakelen.

Moderne computers worden beperkt door een vertraging die wordt gevormd wanneer elektronen door de kleine draden reizen en op een computerchip schakelen. Om deze elektronische achterstand weg te werken, ingenieurs willen een computer ontwikkelen die informatie doorgeeft met behulp van licht, naast elektriciteit, omdat licht sneller reist dan elektriciteit.

Met twee stabiele energietoestanden, of bistabiliteit, binnen een transistor kan het apparaat een optisch-elektrische schakelaar vormen. Die schakelaar zal werken als de primaire bouwsteen voor de ontwikkeling van optische logica - de taal die toekomstige optische computerprocessors nodig hebben om te communiceren, zei Milton Feng, de emeritus-leerstoel van Nick Holonyak Jr. in elektrische en computertechniek en de teamleider in een recent onderzoek.

"Het bouwen van een transistor met elektrische en optische bistabiliteit in een computerchip zal de verwerkingssnelheden aanzienlijk verhogen, "Feng zei, "omdat de apparaten kunnen communiceren zonder de interferentie die optreedt wanneer ze worden beperkt tot transistors met alleen elektronen."

In de laatste studie, de onderzoekers beschrijven hoe optische en elektrische bistabiele uitgangen worden opgebouwd uit een enkele transistor. De toevoeging van een optisch element creëert een feedbacklus met behulp van een proces dat elektronentunneling wordt genoemd en dat de transmissie van licht regelt. Het team publiceerde zijn resultaten in de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde .

Feng zei dat de voor de hand liggende oplossing voor het oplossen van het knelpunt gevormd door big data-overdracht - het elimineren van de elektronische gegevensoverdracht van de transistor en het gebruik van alle optica - onwaarschijnlijk is.

"Je kunt elektronica niet helemaal verwijderen omdat je de stroom moet aansluiten en omzetten in licht, "Zei Feng. "Dat is het probleem met het volledig optische computerconcept waar sommige mensen het over hebben. Het is gewoon niet mogelijk omdat er niet zoiets bestaat als een volledig optisch systeem."

Feng en Holonyak, de Bardeen Emeritus Chair in elektrotechniek en computertechniek en natuurkunde, ontdekte in 2004 dat licht - voorheen beschouwd als een bijproduct van transistorelektronica - kan worden gebruikt als een optisch signaal. Dit maakte de weg vrij voor de ontwikkeling van de transistorlaser, die licht en elektronen gebruikt om een ​​signaal te verzenden.

De nieuwe transistor kan nieuwe apparaten en toepassingen mogelijk maken die met traditionele transistortechnologie niet mogelijk waren.

"Dit is een enkel apparaat dat bistabiliteit biedt voor zowel elektrische als optische functies met één schakelaar, " zei Feng. "Het is helemaal nieuw, en we werken er hard aan om meer nieuwe toepassingen voor het apparaat te vinden."

Feng en zijn team hebben elektro-optische bistabiliteit aangetoond bij -50 graden Celsius. De volgende stap zal zijn om te bewijzen dat het apparaat bij kamertemperatuur kan werken. Feng zei dat ze onlangs deze mijlpaal hebben bereikt, en de details zullen in een volgend rapport worden gepubliceerd.

"Elk elektronisch apparaat is praktisch nutteloos als het niet kan werken bij kamertemperatuur, "zei Feng. "Niemand wil een apparaat in een koelkast dragen om te voorkomen dat het te heet wordt!"