W związku z przewidywanym już za kilka lat końcem możliwości zmniejszania półprzewodnikowych tranzystorów coraz częściej badacze spoglądają z nadzieją na fotonikę, czyli odpowiednik elektroniki oparty na fotonach. Fotony bowiem poruszają się szybciej od elektronów i wymagają znacznie mniej energii. W ostatnich miesiącach opracowano już metodę emisji pojedynczych fotonów, stworzono przełącznik optyczny, w którym fotony przepuszcza pojedynczy atom oraz wbudowano superszybką łączność optyczną w standardowy układ oparty na krzemie.

Na tym jednak nie koniec najnowszych odkryć z dziedziny fotoniki. Badacze z Cambridge University oraz  Institute of Electronic Structure and Laser w Heraklionie stworzyli fotoniczną pamięć ulotną, mogącą jednocześnie służyć jako interfejs pomiędzy elektroniką a fotoniką. Rozwiązanie opiera się na kondensacie Bosego-Einsteina, czyli mało popularnym fenomenie, polegającym na tym, że wiele bozonów zachowuje się jak pojedyncza cząstka.

Choć kondensat Bosego-Einsteina znany jest nauce już od lat dwudziestych ubiegłego wieku, to dopiero niedawno udało się go otrzymać w temperaturze pokojowej, używając do tego lasera. Podobnie i teraz, dzięki użyciu lasera, stworzono kondensat złożony z polarytonów ekscytonowych, czyli kwazicząstek będących połączeniem fotonu i układu elektron-dziura.

Brzmi to skomplikowanie, ale działa. Taki układ, oświetlany laserem, emituje również światło. Składa się ono z fotonów o zawsze dokładnie tej samej polaryzacji. Kluczem do zastosowania wynalazku w elektronice i fotonice jest możliwość zmiany tej polaryzacji na przeciwną za pomocą przyłożenia prądu o niewielkim napięciu. Pomimo niewielkiego napięcia i natężenia prądu (łączna energia potrzebna do zapisu komórki pamięci wynosi 0,8 fentodżula), częstotliwość jej pracy znajduje się już w zakresie gigahercowym. W ten sposób uzyskujemy jednocześnie pamięć, której stan można tanio nadpisywać oraz możliwość emisji jednorodnego, łatwego do odczytu sygnału świetlnego.

We wcześniejszych rozwiązaniach zmianę spinu ekscytonów otrzymywano za pomocą światła lub silnego pola magnetycznego – niewielkie napięcie jest więc rozwiązaniem znacznie wygodniejszym. Istotna jest też doskonała jakość uzyskiwanego sygnału świetlnego. Poprzednie pomysły, oparte na spintronice, dawały mieszaninę sygnałów, z których jeden był silniejszy od drugiego. Używając kondensatu Bosego-Einsteina z polarytonów ekscytonowych otrzymujemy natomiast 100% fotonów w określonym stanie (o określonym spinie).

[źródło i grafika: spectrum.ieee.org]

Kolejny artykuł znajdziesz poniżej