Ученые из компании IBM совершили заметный шаг по направлению к замене электрических сигналов, которые проходят по медным проводам от микросхемы к микросхеме, на крошечные кремниевые схемы, сообщающиеся при помощи импульсов света.  

Как сообщается в статье, опубликованной в научном журнале Nature, это значительный прогресс на пути изменения способа, которым микросхемы разговаривают друг с другом.

Устройство под названием «нанофотонный лавинный фотоприемник» является самым быстрым в своем роде и может стать прорывом в деле создания компьютеров с низким энергопотреблением, что будет иметь значимые последствия для будущего электроники.

Устройство выявляет «эффект лавины» в германии, материале, в настоящее время используемом для производства микропроцессоров. Подобно снежной лавине на крутом горном склоне, входящий импульс света сначала освобождает несколько переносчиков заряда, под воздействием последних освобождаются следующий переносчики, и в итоге исходный сигнал усиливается во много раз. Обычные лавинные фотоприемники не способны зафиксировать быстрые сигналы, потом что лавина создается медленно.

«Это изобретение делает мечты о накристалльных оптических соединениях куда ближе к реальности, - говорит доктор Т. С. Чен, вице-президент IBM Research по науке и технологиям. - Если в процессорах будет использоваться оптическая связь, перспективы создания экономичных машин, по производительности сравнимых с суперкомпьютером уровня Exaflop, может быть делом недалекого будущего».

Лавинный фотоприемник, продемонстрированный IBM, является самым быстрым устройством в своем роде. Он может принимать оптическую информацию на скорости 40 Гбит/с и одновременно умножать ее вдесятеро. Более того, для работы устройству нужно всего 1,5 вольта, а по размеру оно в 20 раз меньше, чем ранее демонстрировавшиеся аналоги. Так, многие крошечные устройства могут получить питание от батарейки АА, в то время как обычные лавинные фотоприемники для работы требуют напряжения в 20-30 вольт.

«Это выдающееся улучшение производительности является результатом манипуляций с оптическими и электрическими свойствами в масштабе нескольких десятков атомов, что и позволило достичь небывало высокой производительности, - сказал в своем докладе доктор Ассефа. - Эти крошечные устройства способны улавливать очень слабые импульсы света и усиливать их с беспрецедентной пропускной способностью и минимальными вкраплениями нежелательного шума».