aA
Šiuolaikiniai skaitmeniniai kompiuteriai pakeitė mūsų gyvenimą įvairiais ir netikėtais būdais, tačiau jų technologijos vis dar turi daug erdvės tobulėti. Kadangi kompiuteriams tenkančios darbo apimtys nuolat auga dėl didžiulių duomenų kiekių ir tokių technologijų kaip dirbtinis intelektas, galingesni kompiuteriai tampa ypač aktualūs.
Pirmasis kaskadinis visiškai optinis tranzistorius
© Gamintojo atstovų archyvas

Naujas technologinis atradimas, kurį kartu su partneriais įgyvendino keturi „IBM Research Lab“ mokslininkai Ciuriche, tarp kurių – ir jaunas lietuvis mokslininkas Darius Urbonas, atveria visiškai naujas galimybes mūsų kasdien naudojamiems skaitmeniniams įrenginiams patobulinti ir padaryti juos dar galingesnius, rašoma pranešime žiniasklaidai.

Pirmasis optinis tranzistorius, veikiantis kambario temperatūroje

Du esminiai šiuolaikinių skaitmeninių kompiuterinių technologijų ramsčiai yra elektroninis tranzistorius ir von Neumano kompiuterio architektūra. Von Neumano architektūra leido atskirti fizines skaičiavimo užduotis, tokias kaip duomenų saugojimas ar apdorojimas, tuo tarpu tranzistoriai yra pagrindiniai mūsų skaitmeninių kompiuterių struktūriniai elementai. Talpinant vis daugiau tranzistorių vis mažesniuose lustuose, pavyko sukurti tokius įrenginius, kaip išmanieji telefonai. Pastarųjų skaičiavimo pajėgumai didesni nei didžiulių kompiuterių, kuriuos NASA naudojo nuskraidinti pirmuosius žmones į Mėnulį.

Tačiau nė vienas iš šių išradimų nėra amžinas. Tiesą sakant, pastaraisiais metais matome atgimstantį susidomėjimą visiškai kitokiais komponentais ir architektūra. Ateities kompiuterija galėtų apimti dirbtiniam intelektui pritaikytą įrangą, vidinę atmintį, analoginius ir kvantinius skaičiavimus. IBM mokslininkai daugelį metų tyrinėja tokias naujas technologijas ir bando nustatyti, kokios fizikinės koncepcijos galėtų būti panaudotos ateities informacijos apdorojimo infrastruktūrai.

Neseniai „IBM Research Lab“ mokslininkų komandai Ciuriche kartu su partneriais iš prof. Pavlos Lagoudakis tyrimų laboratorijos Skolkovo mokslo ir technologijų institute ir Southampton universitete (bendradarbiaujant pagal Europos Horizon-2020 mokymo tinklą SYNCHRONICS) pavyko sukurti pirmąjį kaskadinį visiškai optinį tranzistorių, galintį veikti kambario temperatūroje. Komanda to pasiekė panaudodama organinių puslaidininkinių polimerų medžiagų savybes. Panaudojant vieną iš šių medžiagų, buvo sukurtas mikrorezonatorius, kuriame įeinantis optinis signalas (lazerio spindulys) gali būti įjungiamas ir išjungiamas arba sustiprinamas kitu lazerio spinduliu.

Tarp atradėjų – jauno lietuvių mokslininko vardas

Šio darbo rezultatai publikuoti naujausiame žurnalo „Nature Photonics“ numeryje. Tarp keturių išradimą padariusių „IBM Research Lab“ komandos Ciuriche narių – ir jaunas lietuvių mokslininkas Darius Urbonas. Jis prisijungė prie Mokslo ir technologijų departamento komandos 2015 m. Jo tyrimų tikslas – analoginis kvantinis simuliatorius, naudojantis eksitonų-poliaritonus sujungtuose mikrorezonatoriuose. Projektas yra „IBM quantum technology“ strategijos dalis ir iš dalies finansuojamas „Phonsi“ projekto, kuris yra „Horizontas 2020“ dalis.

Optinį tranzistorių sukūrusių mokslininkų komanda: Darius Urbonas - trečias iš kairės
Optinį tranzistorių sukūrusių mokslininkų komanda: Darius Urbonas - trečias iš kairės
© Gamintojo atstovų archyvas


Jaunasis mokslininkas iš Lietuvos turi magistro laipsnį summa cum laude lazerių fizikos ir technologijų srityje bei fizikos bakalauro laipsnį cum laude, kuriuos įgijo Vilniaus universitete. Jis dirbo Vilniaus universitete, taip pat kaip vizituojantis mokslininkas prisijungė prie Swinburne technologijos universiteto Mikrofotonikos centro Melburne, Australijoje.

Kodėl tai svarbu?

Pasak D. Urbono, nors naujos technologijos aprašymas gali pasirodyti sudėtingas, tačiau jo išskirtinė svarba mūsų kasdieniam gyvenimui paaiškinama labai paprastai.

„Ši technologija galėtų gerokai padidinti elektroninių įrenginių energetinį efektyvumą ir būtų pritaikoma itin plačiai – nuo debesijos sprendimų iki nešiojamųjų kompiuterių ir mobiliųjų įrenginių. Jeigu įrenginiai taptų energetiškai efektyvesni, jų baterijos veiktų ilgiau – taigi, jie taptų galingesni, o tai kasdien mums visiems darosi vis aktualiau“, – sakė „IBM Research Lab“ mokslininkų komandos Ciuriche narys D. Urbonas.

Visiškai optiniai komponentai, kurie apdoroja informaciją naudodami tik šviesą, gali sudaryti sąlygas greičiau atlikti perjungimo ir logines operacijas. Jie taip pat gali sudaryti sąlygas naujo tipo operacijoms, pvz., keisti kvantinius bitus iš mikrobangų diapazono į optinį (angl. quantum microwave optical transduction) ar „aklai“ kvantinei kompiuterijai (angl. blind quantum computing). Tačiau tokius visiškai optinius komponentus labai sunku sukurti. Tiesą sakant, pastangos sukurti visiškai optinius kompiuterius trunka jau maždaug 50 metų.

Norint perjungti arba sustiprinti optinį signalą kitu optiniu signalu, reikalinga medžiaga, kuri tarpininkautų šiai sąveikai. Šviesos spinduliai dėl savo prigimties negali sąveikauti vakuume. IBM mokslininkų ir partnerių tyrimo komandos sukurtame tranzistoriuje minėta sąveika pasiekiama pasitelkiant kvazidaleles – eksitonų-poliaritonus (angl. exciton-polaritons). Jie atsiranda organiniame puslaidininkyje (angl. methyl-substituted ladder-type poly- [paraphenylene] arba MeLPPP), kurį tiekia komandos ilgametis partneris prof. Ullrich Scherf iš Vupertalio universiteto. Mokslininkai įterpė 35 nanometrų storio MeLPPP sluoksnį tarp dviejų stipriai atspindinčių veidrodžių, kad susidarytų optinis rezonatorius, kuriame lazeriu buvo sukurti eksitonų-poliaritonai. Eksitonų-poliaritoną sudaro eksitono (elektrono ir skylės pora) ir fotono superpozicija. Būtent todėl IBM mokslininkų pristatytas prietaisas patenka į organinių poliaritoninių tranzistorių kategoriją.

Šis tranzistorius ne tik yra pirmasis tokio tipo įrenginys, veikiantis kambario temperatūros sąlygomis, jis taip pat suteikia dar precedento neturintį, 6500 kartų stipresnį optinį signalą, kai prietaiso ilgis yra vos keli mikrometrai. Tai yra 330 kartų daugiau palyginti su stiprinimu, kurį pasiekė neorganinis atitikmuo. Be to, jis leidžia naudoti kaskadinį elementų jungimą – tai yra būtina sąlyga, kad tranzistorius galėtų būti naudojamas loginiams elementams. Eksperimentuose pademonstruotas įrenginys taip pat pasižymėjo didžiausiu kada nors stebėtu grynuoju signalo stiprinimu optiniuose tranzistoriuose (~10 dB/mikrometrui).

Negana to, pademonstruotas tranzistorius pasižymi itin greitu perjungimu – subpikosekundžių diapazone. Nors jis pagal perjungimo greitį yra panašus į kai kuriuos ankstesnius visiškai optinius įrenginius, tačiau yra pranašesnis tuo, kad jam veikti nereikia kriogeninio aušinimo.

Svarbu tai, kad IBM mokslininkų sukurtas organinis poliaritonų tranzistorius nebeturi ir dar vieno neorganiniams atitikmenims būdingo apribojimo, kuris svarbus praktiniais sumetimais. Neorganiniuose poliaritonų mikrorezonatoriuose kaupinimo lazeris, naudojamas tranzistoriaus atsakui įjungti, gali būti nukreiptas į prietaisą tik tam tikrais kampais. Šiame organiniame prietaise nėra specialaus reikalavimo kaupinimo lazerio kampui ir tai suteikia gerokai daugiau lankstumo bei leidžia naudoti šviesolaidinį jungimą ir sukurti su juo integruotas plokščiąsias grandines.

Griežtai draudžiama DELFI paskelbtą informaciją panaudoti kitose interneto svetainėse, žiniasklaidos priemonėse ar kitur arba platinti mūsų medžiagą kuriuo nors pavidalu be sutikimo, o jei sutikimas gautas, būtina nurodyti DELFI kaip šaltinį.
Įvertink šį straipsnį
Norėdami tobulėti, suteikiame jums galimybę įvertinti skaitomą DELFI turinį.
(5 žmonės įvertino)
3.8000

Nenorintiems išlaidauti: geriausių pigių išmaniųjų dešimtukas (48)

Praeityje apibrėžimas „geriausi pigūs telefonai“ paprastai būdavo veikiau grėsmingas...

„Google“ nedraus naudoti savo serverių prisijungimams prie „Linkomanijos“ (3)

Lietuvos radijo ir televizijos komisijos ( LRTK ) pirmininkas Mantas Martišius sako, kad interneto...

Floridos miestas sutiko sumokėti programišiams 600 tūkst. dolerių išpirką (2)

Vienas Floridos miestas sutiko sumokėti 600 tūkst. dolerių (530 tūkst. eurų) vertės bitkoinų...

Baigėsi trečiasis „Women Go Tech“ sezonas: išrinko labiausiai įkvepiančias istorijas (3)

Ketvirtadienio vakarą vyko trečiojo „ Women Go Tech “ sezono uždarymas. Kaskart programa auga...

Nuo pirmų pozų iki kasdienių treniruočių: joga su išmaniuoju (1)

Sportas, atsipalaidavimas ir dvasinė ramybė viename – taip galima apibūdinti jogą ir jos...

Top naujienos

Sukrečianti šeimos drama: tėvų geriausias draugas pagrobė ir ilgus metus tvirkino jų dukrą (36)

Jan Broberg košmaras prasidėjo, kai ji atsibudo gulinti lovoje su pririštomis kojomis ir rankomis,...

Būdama mokine neteko mamos, o po kelių metų išgirdo ir skaudžią diagnozę: gedėti nebuvo kada (10)

Jau dvylika metų cukriniu diabetu sergančiai Kotrynai Ignatavičienei gyvenimas negailėjo...

Ne močiučių Palanga: kokias madas ilgąjį savaitgalį demonstravo pajūrio poilsiautojai (173)

DELFI Stilius tęsia gatvės mados reportažus ir šįkart sostinę išmainė į pajūrį. Ilgąjį...

Ruoškitės dar vienai karščio bangai: temperatūra kils net iki +32 (11)

Šiandien Lietuvos orus lems virš Centrinės Baltijos įsitvirtinęs anticiklonas. Lietaus ir vėl...

Škotijoje, gatvėje, rastas nužudytas jaunas lietuvis (68)

Penktadienio naktį Falkirko mieste Škotijoje buvo rastas jauno vyro kūnas. Kaip paaiškėjo, tai...

Talento išteklių skirtumai: kurios rinktinės turės daugiausiai NBA žaidėjų pasaulio krepšinio čempionate? (15)

Artėjantis Pasaulio krepšinio čempionatas Kinijoje suburs didžiąją dalį ryškiausių šios...

Didelės gaudynės Vilniuje: įtariamąjį persekiojo daug patrulių, bėglys perplaukė Nerį, policininkas irgi (159)

Pirmadienio pavakarę Vilniuje didelės policijos pajėgos gaudė jauną vyrą, įtariamą smurtu...

Lietuvos kariuomenės analitikė apie Vanagaitę: ji melagė, nes ji ir dabar meluoja (537)

Ar sumažėjo Rusijos propagandos Lietuvoje? Tokį klausimą „Žinių radijo“ laidos „Greiti...

Pasiturinčių lietuvių vaikų atostogos: už specialias stovyklas negailima ir keturženklių sumų (98)

2-6 tūkst. Eur – tiek lietuviai yra linkę mokėti už Kembridžo, Oksfordo ar Kolorado...

Per plauką nuo avarijos po sprogusios padangos likęs vyras vietoje paguodos gavo nurodymą susimokėti (138)

Elektromobilį išsinuomojęs ir juo namo grįžti ketinęs vilnietis sėkmingai kelionės tikslo...