Израелски учени откриха нова техника, която може да направи пробив в високоскоростните изчислителни и комуникационни технологии, предаде израелската новинарска агенция ТПС.
Изследването демонстрира как силен лазерен импулс може да предизвика промени в основните свойства на материал в рамките на атосекунди (единица време, за което светлината изминава само ширината на един водороден атом).
"След като знаем как да проследим "пътуването" на отделните електрони между енергийните нива в даден материал, можем да използваме светлината и знанията, които сме придобили за нейните ефекти, за да променим съзнателно и прецизно свойствата на материала в рамките на стотици или десетки атосекунди", каза проф. Нирит Дудович от отдела по физика на сложните системи на института "Вайцман", която ръководи проучването.
"Въз основа на тази способност могат да бъдат разработени най-бързите процесори, които могат да бъдат произведени. Това ще ускори скоростта, с която информацията се предава или обработва", обясни изследвотелката.
Проучването се съсредоточава около откритието, че интензивните лазерни импулси могат бързо да променят поведението на материала, като го преместват от проводник в изолатор или променят неговата прозрачност. Въпреки че подобни трансформации преди това бяха разбирани на теория, заснемането им в реално време беше предизвикателство заради екстремните времеви разлики.
За да преодолее това препятствие, екипът на Дудович разработи нова двойна лазерна техника. Завършилите студенти Омер Кенлер, Чен Мор и Ноа Яфе изиграха ключова роля в проектирането на метода, който използва два точно синхронизирани лазерни лъчи. Първият лъч, състоящ се от относително дълги импулси, взаимодейства с материала, за да предизвика желаната промяна. Едновременно с това втори лъч от ултра-къси атосекундни импулси функционира като високоскоростна камера, улавяйки забавянето, когато светлината преминава през променения материал. Чрез комбиниране на данните от тези лъчи и анализиране на получения модел на интерференция, екипът успя да реконструира промените в материала с безпрецедентна прецизност.
"Този метод е като приложение за навигация за електрони", обясни Дудович. "Точно както приложения като "Уейз" (Waze) оценяват времето за пътуване, нашият метод реконструира плана за пътуване на електрона през материала като анализира колко светлина се забавя. От това научаваме как енергийните нива на материала реагират на светлината."
Способността да се проследи пътуването на електрона през даден материал и да се наблюдава как се променят енергийните нива на материала отваря огромни нови възможности в областта на квантовата механика. Екипът на Дудович показа, че интензивните лазерни импулси могат да разделят, слеят или пренаредят тези енергийни нива в реално време. Пробивът не е просто наблюдение - той предоставя инструмент за контрол на физическото състояние на материала с прецизност при скорости.
Последиците от това изследване се простират отвъд лабораторията. Способността да се манипулират и наблюдават свръхбързи промени в свойствата на материалите има много приложения в разработването на процесори от следващо поколение и комуникационни технологии. "Откритията могат да доведат до разработването на бързи процесори, които ще ускорят скоростта, с която информацията се предава или обработва", подчерта Дудович.
Пробивът може потенциално да доведе до създаването на процесори, работещи със скорости, надхвърлящи възможностите на настоящата технология. Използвайки светлина, вместо електричество, за манипулиране на квантовите състояния на материалите, тези процесори могат да обработват данни с оптична или дори атосекундна скорост, което значително повишава изчислителната мощност и енергийната ефективност.
В допълнение към изчисленията новата техника е обещаваща за високоскоростна комуникация и разработване на квантови устройства. Способността да се манипулира индексът на пречупване на материалите в такива фини мащаби може да доведе до създаването на оптични превключватели и модулатори, които надхвърлят възможностите на настоящата фиброоптична технология.
(Тази информация се разпространява по споразумение между БТА и ТПС)