Blog

Specjaliści IBM-a dokonali niezwykle ważnego kroku na drodze do zastąpienia połączeń elektrycznych optycznymi w układzie scalonym. Inżynierowie zaprezentowali nanofotoniczny fotodetektor lawinowy. To najszybsze tego typu urządzenie, które umożliwi zbudowanie eksaflopowych komputerów.

Urządzenie korzysta z obserwowanego w germanie "efektu lawiny". Podobnie jak lawina rozpoczyna się od ruchu niewielkiej ilości śniegu, tak w tym przypadku wykorzystywany jest fakt, że początkowo impuls świetlny (foton) uwalnia niewiele nośników ładunku (elektron), ale one uwalniają kolejne, te - następne i w efekcie otrzymujemy "lawinę" ładunków. Konwencjonalne fotodetektory lawinowe nie są w stanie wykryć szybkich sygnałów optycznych.

Urządzenie IBM-a jest w stanie odbierać z prędkością 40 Gbps sygnały optyczne i jednocześnie pomnażać je dziesięciokrotnie. Co więcej, do pracy urządzenie wymaga zasilania rzędu 1,5 wolta, czyli 20 razy mniej, niż standardowe fotodetektory lawinowe. Innymi słowy, wiele urządzeń IBM-a można zasilić z pojedynczej baterii AA. Tymczasem obecnie dostępne podobne urządzenia potrzebują źródeł zasilania o napięciu 20-30V.

Tak znaczące ulepszenie wydajności to wynik manipulowania w skali kilkudziesięciu atomów właściwościami elektrycznymi i optycznymi. Dzięki temu osiągnęliśmy wydajność przekraczającą zwykłe fizyczne możliwości. Te niewielkie urządzenia są w stanie wykryć niezwykle słabe impulsy światła i zwielokrotnić je w niespotykanym dotychczas zakresie, dodając przy tym bardzo mało niechcianego szumu - mówi doktor Solomon Assefa.

W fotodetektorze IBM-a zwielokrotnienie zachodzi na przestrzeni zaledwie kilkudziesięciu nanometrów. Dzięki małym rozmiarom szum powodowany zwielokrotnieniem sygnału zostaje zredukowany o 50-70 procent w porównaniu ze standardowym fotodetektorem lawinowym.

Dodatkowa zaleta produktu IBM-a jest taka, iż powstał z krzemu i germanu przy użyciu standardowych technik wykorzystywanych w przemyśle półprzewodnikowym.

Źródło: kopalniawiedzy.pl, Autor: Mariusz Błoński