德国斯科尔科沃科技学院开发通用全光逻辑门在室温下达到240 GHz
发布时间：2025-05-09 14:05:54 阅读数： 378
德国斯科尔科沃科技学院和伍珀塔尔大学的研究团队确定，斯科尔科沃科技学院先前开发的全光通用逻辑门可在室温下以 240 GHz 的速度运行。
在发表于《物理评论 B》（Physical Review B）杂志的一篇文章中，作者还通过研究双分子淬火效应，探讨了是什么限制了连续极化子凝聚之间的时间--双分子淬火效应在限制晶体管速度方面起着关键作用。
由斯科尔科沃科技学院基础研究高级副总裁、维佐夫科学奖获得者帕夫洛斯-拉古达基斯（Pavlos Lagoudakis）特聘教授领导的斯科尔泰克混合光子学实验室继续开展研究项目，研究如何利用光学加速计算和计算机的运行。
为了执行更多任务，计算机需要快速的处理器，但半导体电子器件无法胜任这一任务--它们会因时钟速度过高而迅速发热。另外，光学系统的运行速度比电子系统快一千倍。
此前，科学家们创造了一种通用的 “或非”（NOR ）逻辑元件（由 “非”（NOT）和 “或”（OR）组成）。它以极化子凝聚物为基础，在室温下工作，有多个输入端，工作速度比电子类似元件快几百倍，而且完全是光学的，也就是说，它在没有电流的情况下工作。这种元件可以在电路中复制和连接。
极化子晶体管的速度取决于执行连续逻辑状态的速度。这一过程需要充分耗尽前一个 “1 ”状态的残余极化子群，以确保 “1 ”和 “0 ”逻辑状态之间的明确区分。
随着操作频率的增加，第一个脉冲的残余极化子会无意中放大第二个脉冲，从而在脉冲序列之间的某个非零时间延迟处产生最大放大。
该图展示了一个用作逻辑元件的有机微谐振器，其输出信号取决于输入脉冲是否同步以及先前状态是否已耗尽。
“我们的新研究表明，我们的逻辑门可以在 240 GHz 的频率下工作。我们还描述了双分子淬火的影响，这在计算时是需要考虑的，因为它限制了极化子装置的最大时钟频率--极化子的非定位会导致额外的损耗。"该研究的第一作者、斯科尔泰克物理专业的博士生米哈伊尔-米斯科（Mikhail Misko）说。
作者的结论是，他们的观察结果加强了理论预测。研究人员提出了一个模型，该模型考虑了与 k 有关的损失，以便成功比较各种试验的实验数据。
该研究指出，为了获得最佳性能，泵浦脉冲的持续时间必须短于相关过程的特征时间，这样才能有效管理极化子动力学并增强光逻辑器件的功能。
这项研究成果是向制造工作速度比传统计算机快数百倍的光学计算机迈出的重要一步。
