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科学家研发有史以来最快的逻辑门,开启PHz芯片时代

2022-05-13 09:37
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逻辑门是数字电路的基本逻辑元件,是数字电路的基础,它的电性能决定了各种中大规模标准模块电路的基本电性能,数十亿等的独立逻辑门被内置在芯片,用以组成处理器、存储和其他电子元件,在日常生活中广泛应用。
近日,来自美国的罗切斯特大学的科研团队通过激光脉冲照射石墨烯和黄金,成功研发出有史以来最快的逻辑门,该逻辑门比现有计算机所使用的逻辑门快一百万倍,并验证了“光波电子”的可行性。

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一般来说,逻辑门是接收两个输入,对其进行比较,然后根据结果输出一个信号。打个比方,如果我在逻辑门输入两个信号,都是1或0,它们可以输出1,以及其他规则。
不过,逻辑门的缺点是并非即时工作,当它们处理输入时会产生一个纳秒级的延迟,虽然对现代计算机来说可以忽略不计,但总归有改进的余地。科研人员所开发出的新型逻辑门将其速度提升到极致,处理信息的时间仅为飞秒,比纳秒短一百万倍。
据了解,为达到飞秒速度,该团队制作了由连接两个金电极的石墨烯线组成的结,当石墨烯被一对同步激光脉冲击中时,材料中的电子被激发,使其向其中一个电极飞去,产生电流。通过调整激光脉冲的相位,研发人员能产生两种电荷载流子中的一种,要么相加(1的输出),要么相互抵消(后者是0)。
据研究团队负责人托比亚斯·布拉基(Tobias Boolakee):“这种技术可能还需要很长时间才能用于计算机芯片,但至少我们现在知道,光波电子技术实际上是可行的。”
目前,现在的计算机是以千兆赫兹(GHz)来衡量处理速度,若这些逻辑门进入市场被应用,且其功能是以彼得赫兹(PHz)为尺度,可能比今天的计算机快数百万倍,而彼得赫兹是基于光的计算机系统可能达到的绝对量子极限。

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