Universitatea din Arizona ar putea deveni leagănul primului tranzistor din lume cu viteza de petahertz. Dacă are succes, această cercetare ar putea marca începutul unei noi ere în calcul, unde viteza luminii, mai degrabă decât electricitatea, stabilește ritmul inovației.
O echipă de oameni de știință a dezvăluit o descoperire care ar putea, într-o bună zi, să propulseze computerele să funcționeze cu viteze de milioane de ori mai rapide decât cele mai avansate procesoare de astăzi.
Descoperirea, condusă de cercetători de la Universitatea din Arizona și colaboratorii lor internaționali, se concentrează pe utilizarea impulsurilor ultra-rapide de lumină pentru a controla mișcarea electronilor în grafen – un material cu grosimea de un singur atom.
Cercetarea, publicată recent în Nature Communications, demonstrează că electronii pot ocoli barierele aproape instantaneu prin lansarea de impulsuri laser cu o durată mai mică de o trilionime de secundă asupra grafenului. Acest fenomen, cunoscut sub numele de tunelare cuantică, a intrigat mult timp fizicienii, dar capacitatea echipei de a-l observa și manipula în timp real marchează un moment semnificativ.
Mohammed Hassan, profesor asociat de fizică și științe optice la Universitatea din Arizona, a explicat că această descoperire ar putea deschide calea spre viteze de procesare în intervalul petahertz – de peste o mie de ori mai rapide decât cipurile care alimentează computerele de astăzi. O astfel de evoluție, a spus el, ar transforma peisajul calculului, permițând progrese spectaculoase în domenii variind de la inteligența artificială și cercetarea spațială la chimie și asistență medicală.
Hassan, care a condus anterior dezvoltarea celui mai rapid microscop electronic din lume, a lucrat alături de colegi de la Universitatea din Arizona, Jet Propulsion Laboratory al Institutului de Tehnologie din California și Universitatea Ludwig Maximilian din München. Obiectivul lor inițial a fost studiul modului în care grafenul conduce electricitatea atunci când este expus la lumina laser. De obicei, structura simetrică a grafenului face ca curenții generați pe ambele părți să se anuleze reciproc, rezultând un curent net nul.
Cu toate acestea, echipa a făcut o descoperire surprinzătoare după modificarea eșantioanelor de grafen. Ei au observat că un singur electron se putea “tunela” prin material – și că acest eveniment fugitiv putea fi capturat în timp real. Acest rezultat neașteptat a determinat investigații suplimentare și, în cele din urmă, a dus la crearea a ceea ce Hassan numește “cel mai rapid tranzistor cuantic petahertz din lume”.
Pentru a realiza acest lucru, oamenii de știință au folosit un fototranzistor cu grafen comercial, îmbunătățit cu un strat special de siliciu. L-au expus la un laser care se pornește și se oprește cu o rată uluitoare de 638 de atosecunde – fiecare atosecundă fiind o quintilionime de secundă. Rezultatul a fost un tranzistor capabil să funcționeze la viteze de petahertz, o performanță considerată anterior ca fiind mult dincolo de posibilități.
Spre deosebire de multe descoperiri științifice care necesită medii de laborator extrem de controlate, acest nou tranzistor a funcționat în condiții ambientale obișnuite. Acest lucru deschide calea pentru adaptarea tehnologiei pentru utilizare comercială și integrarea acesteia în generațiile viitoare de dispozitive electronice.
Hassan și echipa sa colaborează acum cu Tech Launch Arizona pentru a breveta și comercializa invenția lor. Obiectivul lor următor este de a dezvolta o versiune a tranzistorului care funcționează folosind lasere standard, disponibile comercial, făcând tehnologia mai accesibilă partenerilor din industrie.
