La ricerca sull’informatica di rete dell’intelligenza artificiale (AI) ha compiuto progressi significativi negli ultimi anni, ma finora è stata frenata dai limiti delle porte logiche nei chip dei computer convenzionali. Attraverso una nuova ricerca pubblicata su The European Physical Journal D , un team guidato da Aijin Zhu presso l'Università di tecnologia elettronica di Guilin, in Cina, ha introdotto una porta logica ottica basata sul grafene, che affronta molte di queste sfide.
Il progetto potrebbe portare a una nuova generazione di chip per computer che consumano meno energia raggiungendo velocità ed efficienza di calcolo più elevate. Ciò potrebbe, a sua volta, aprire la strada all'uso dell'intelligenza artificiale nelle reti di computer per automatizzare le attività e migliorare il processo decisionale, portando a prestazioni, sicurezza e funzionalità migliorate.
I microchip i cui componenti, porte logiche, scambiano segnali utilizzando la luce anziché la corrente elettrica presentano numerosi vantaggi. Tuttavia, i progetti attuali sono spesso ingombranti, alquanto instabili e vulnerabili alla perdita di informazioni.
Nel loro articolo, il team di Zhu ha introdotto un'alternativa basata sul grafene composta da nanonastri di grafene a forma di Y legati sopra uno strato di isolamento. Questo design è ideale per ospitare onde plasmoniche, oscillazioni collettive di elettroni che si verificano all'interfaccia tra il grafene e il mezzo isolante. Possono essere attivati dalle onde luminose nei segnali ottici in entrata e possono anche generare essi stessi segnali in uscita dopo che le informazioni sono state elaborate dalla porta logica.
Poiché le lunghezze d'onda dei plasmoni superficiali sono più corte di quelle delle onde luminose ottiche, i ricercatori mostrano che la loro configurazione può diventare molto più compatta rispetto ai precedenti progetti di porte logiche ottiche. Il loro dispositivo può essere acceso e spento utilizzando una tensione esterna, che manipola i livelli di energia ai quali gli elettroni nel grafene sono disponibili per trasportare la corrente elettrica.
Nei loro esperimenti, il team di Zhu ha raggiunto un rapporto straordinariamente alto tra il livello di potenza degli stati "on" e "off" del gate, dove trasmette e blocca rispettivamente i dati. Oltre a sovraperformare le precedenti porte logiche ottiche, il loro design beneficia anche di dimensioni ridotte, bassa perdita di informazioni ed elevata stabilità.
Ulteriori informazioni: Aijun Zhu et al, Un comparatore numerico ottico ultracompatto e altamente stabile basato su nanonastri di grafene a forma di Y, The European Physical Journal D (2023). DOI:10.1140/epjd/s10053-023-00748-9
Informazioni sul giornale: Giornale fisico europeo D
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