Nuovo transistor ottico potrebbe accelerare calcolo informatico di 1000 volte

Un nuovo transistor ottico che potrebbe accelerare il calcolo informatico di 1000 volte utilizzando livelli bassi di energia viene descritto in un comunicato emesso dall’Istituto Skoltech. Collaborando con colleghi della IBM i ricercatori dell’istituto russo hanno infatti realizzato un nuovo transistor che dovrebbe rivelarsi molto efficiente sotto il profilo energetico e che, secondo i ricercatori, potrebbe sostituire i transistor che oggi si utilizzano nei componenti elettronici già nel corso della prossima generazione.

I nuovi transistor verrebbero utilizzati nei computer fotonici, ossia computer che usano i fotoni anziché gli elettroni. Si tratta di un dispositivo che non richiede sistemi di raffreddamento e che soprattutto è molto veloce.
I ricercatori calcolano 1 trilione di operazioni al secondo, fino a 1000 volte più veloce di transistor tradizionali.

Descritto in uno studio apparso su Nature, il nuovo transistor può essere utilizzato anche con pochi fotoni, come spiega Anton Zasedatelev, il primo autore dello studio. Nel corso degli esperimenti che lui e i colleghi hanno realizzato con il nuovo transistor, il team è riuscito ad eseguire commutazioni con un singolo fotone a temperatura ambiente. Prima di un utilizzo pratico con veri processori ottici, però, dovrebbe passare molta acqua sotto i ponti e tante sperimentazioni suppletive andranno eseguite.

In effetti apportare miglioramenti e computer fotonici non è poi così facile. Quello che si può migliorare, dato che questi dispositivi funzionano con quelle che sono le particelle più piccole, praticamente senza massa, che esistono in natura, sta nel migliorare il livello di consumo di energia. Ciò può essere fatto limitando il consumo dei dispositivi di raffreddamento che a volte possono essere davvero ingombranti. In questo senso il nuovo transistor è innovativo perché funziona a temperatura ambiente aggirando praticamente il problema.

Il dispositivo usa due laser, uno per lo “0” e l’altro per l'”1″. L’elevata efficienza risiede soprattutto nel fatto che ci vogliono solo pochissimi fotoni per il funzionamento.
“C’è ancora del lavoro da fare per ridurre il consumo energetico complessivo del nostro dispositivo, che è attualmente dominato dal laser a pompa che mantiene l’interruttore acceso. Un percorso verso questo obiettivo potrebbe essere costituito da materiali in supercristalli di perovskite come quelli che stiamo esplorando”, spiegano i ricercatori nel comunicato.

Inoltre nell’abstract i ricercatori spiegano che con questi risultati si aprono strade nuove per quanto riguarda le “implementazioni pratiche come la commutazione al di sotto del picosecondo, l’amplificazione e la logica completamente ottica al limite quantistico fondamentale”.

Note e approfondimenti

  1. Single-photon nonlinearity at room temperature | Nature (IA) (DOI: 10.1038/s41586-021-03866-9)

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