Các cặp xung laser được đồng bộ hóa tạo ra các
cổng logic nhanh nhất từng có mà cuối cùng có thể giúp máy tính tăng tốc hàng
triệu lần (Ảnh: Đại học Rochester / Michael Osadciw)Cổng logic lấy 2 đầu vào, so sánh chúng và sau đó xuất ra
tín hiệu dựa trên kết quả. Ví dụ, cổng có thể xuất ra số 1 nếu cả hai tín hiệu
đến là 1, hoặc 0 nếu 1 trong 2 tín hiệu là 1 hoặc cả hai tín hiệu đều là 0,
ngoài các “quy tắc” khác. Hàng tỷ cổng logic đơn được nhồi nhét vào các con
chip để tạo ra bộ vi xử lý, bộ nhớ và các thành phần điện tử khác.
Mặc dù vậy, cổng logic không hoạt động một cách tức thời -
có một độ trễ hàng chục nano giây khi chúng xử lý đầu vào. Đó là tốc độ đủ
nhanh đối với các máy tính hiện đại nhưng luôn có chỗ để cải tiến. Và giờ đây,
các cổng logic mới của nhóm nghiên cứu Đại học Rochester đã thổi bay thành tích
của chúng với khả năng xử lý thông tin chỉ trong vòng femto giây, ngắn hơn một
triệu lần so với nano giây.
Để đạt được tốc độ cực nhanh này, nhóm nghiên cứu đã tạo ra
các mối nối bao gồm một dây graphene nối 2 điện cực vàng. Khi graphene được bắn
vào bằng các cặp xung laze đồng bộ, các electron trong vật liệu này bị kích
thích, khiến chúng lao về phía một trong các điện cực, tạo ra dòng điện.
Bằng cách điều chỉnh pha của các xung laze, nhóm đã có thể
tạo ra một vụ nổ của 1 trong 2 dạng hạt mang điện tích, chúng sẽ bổ sung hoặc
triệt tiêu lẫn nhau – dạng trước có thể được coi là đầu ra 1 và dạng sau là 0.
Kết quả cuối cùng là một cổng logic cực nhanh, đánh dấu bằng chứng chứng minh ý
tưởng đầu tiên của một trường đến nay vẫn là lý thuyết được gọi là điện tử sóng
ánh sáng.
“Có thể sẽ còn rất lâu nữa kỹ thuật này mới có thể được sử
dụng trong chip máy tính nhưng ít nhất bây giờ chúng ta biết rằng điện tử sóng
ánh sáng có thể khả thi trên thực tế”, Tobias Boolakee, trưởng nhóm nghiên cứu
cho biết.
Nếu những loại thiết bị điện tử sóng ánh sáng này được đưa
ra thị trường, chúng có thể chạy nhanh gấp hàng triệu lần so với máy tính ngày
nay. Hiện tại chúng ta đo tốc độ xử lý bằng Gigahertz (GHz) nhưng các cổng
logic mới này hoạt động trên cấp độ Petahertz (PHz). Các nghiên cứu trước đây
đã đặt đó là giới hạn lượng tử tuyệt đối về tốc độ mà các hệ thống máy tính dựa
trên ánh sáng có thể đạt được.
LH (New Atlas)