Gli ingegneri stanno svelando un aggiornamento al laser a transistor che potrebbe essere utilizzato per aumentare la velocità del processore del computer:la formazione di due stati energetici stabili e la capacità di passare rapidamente dall'uno all'altro.

I computer moderni sono limitati da un ritardo che si forma quando gli elettroni viaggiano attraverso i minuscoli fili e si attivano su un chip del computer. Per superare questo arretrato elettronico, gli ingegneri vorrebbero sviluppare un computer che trasmette informazioni utilizzando la luce, oltre all'energia elettrica, perché la luce viaggia più veloce dell'elettricità.

Avendo due stati energetici stabili, o bistabilità, all'interno di un transistor consente al dispositivo di formare un interruttore ottico-elettrico. Quell'interruttore funzionerà come elemento costitutivo principale per lo sviluppo della logica ottica, il linguaggio necessario per la comunicazione dei futuri processori di computer ottici, ha affermato Milton Feng, la cattedra emerita Nick Holonyak Jr. in ingegneria elettrica e informatica e il team a capo di un recente studio.

"Costruire un transistor con bistabilità elettrica e ottica in un chip per computer aumenterà significativamente le velocità di elaborazione, " Feng ha detto, "perché i dispositivi possono comunicare senza l'interferenza che si verifica quando si limitano a transistor di soli elettroni".

Nell'ultimo studio, i ricercatori descrivono come le uscite bistabili ottiche ed elettriche sono costruite da un singolo transistor. L'aggiunta di un elemento ottico crea un circuito di feedback utilizzando un processo chiamato tunneling elettronico che controlla la trasmissione della luce. Il team ha pubblicato i suoi risultati nel Rivista di fisica applicata .

Feng ha affermato che l'ovvia soluzione per risolvere il collo di bottiglia formato dal trasferimento di big data - eliminare la trasmissione elettronica dei dati del transistor e utilizzare tutte le ottiche - è improbabile che si verifichi.

"Non puoi rimuovere completamente l'elettronica perché devi collegare una corrente e convertirla in luce, " Feng ha detto. "Questo è il problema con il concetto di computer completamente ottico di cui alcune persone parlano. Semplicemente non è possibile perché non esiste un sistema completamente ottico".

Feng e Holonyak, la Cattedra Bardeen Emeritus in ingegneria elettrica e informatica e fisica, nel 2004 scoprì che la luce, precedentemente considerata un sottoprodotto dell'elettronica a transistor, poteva essere sfruttata come segnale ottico. Ciò ha spianato la strada allo sviluppo del laser a transistor, che utilizza la luce e gli elettroni per trasmettere un segnale.

Il nuovo transistor potrebbe consentire nuovi dispositivi e applicazioni che non sarebbero state possibili con la tradizionale tecnologia a transistor.

"Questo è un singolo dispositivo che fornisce bistabilità sia per le funzioni elettriche che ottiche con un unico interruttore, " Feng ha detto. "E 'totalmente nuovo, e stiamo lavorando duramente per trovare più nuove applicazioni per il dispositivo."

Feng e il suo team hanno dimostrato la bistabilità elettro-ottica a -50 gradi Celsius. Il prossimo passo sarà dimostrare che il dispositivo può funzionare a temperatura ambiente. Feng ha affermato di aver recentemente raggiunto questo traguardo, e i dettagli saranno pubblicati in un prossimo rapporto.

"Qualsiasi dispositivo elettronico è praticamente inutile se non può funzionare a temperatura ambiente, " Feng ha detto. "Nessuno vuole portare un dispositivo in un frigorifero per evitare che diventi troppo caldo!"