Schneller, am schnellsten: Wissenschaftler wollen Computer mit Plasma-Antennen revolutionieren

Schneller, am schnellsten: Wissenschaftler wollen Computer mit Plasma-Antennen revolutionieren
Ein Team russischer Physiker hat einen Weg gefunden, Silizium-Nanopartikel so einzustellen, dass sie optische Daten mit bisher unerreichter Geschwindigkeit verarbeiten können. Damit können „ultra-kompakte und ultraschnelle“ Computer hergestellt werden.

Die auf Experimenten basierenden Forschungsergebnisse von Wissenschaftlern des Moskauer Instituts für Physik und Technologie (MIPT) und der ITMO Universität veröffentlichte das ACS-Photonics Journal bereits Ende Juli.

Die Wissenschaftler führten eine Reihe von Experimenten durch, um die Reaktionen von Nanopartikeln aus herkömmlichen Silizium auf intensive und kurze Laserimpulse zu studieren. Sie fanden heraus, dass das Plasma im Inneren der Teilchen eine ultraschnelle Reaktion ausgibt, wenn es vom Laser getroffen wird.

Die Siliziumpartikel fungieren dadurch als nicht-lineare Antenne mit einer Geschwindigkeit von etwa 250 Gigabyte pro Sekunde. Sie verarbeitet optische Daten mit einer Geschwindigkeit, die weit höher ist, als es bisher mittels herkömmlicher Siliziumelektronik erreicht werden konnte.

„Die heutigen optischen Fasern sind in der Lage, Informationen mit Rekordgeschwindigkeiten von Hunderten von Gigabyte pro Sekunde zu übertragen. Allerdings erlaubt die Silizium-Elektronik keine derart schnelle Informationsverarbeitung. Die Schaffung einer nichtlinearen optischen Antenne wird es uns ermöglichen, dieses Problem zu lösen und den Weg für eine ultraschnelle Verarbeitung optischer Informationen zu ebnen“, erklärte Denis Baranov, ein Forscher mit MIPT, der Nachrichtenagentur RIA Novosti.

Die Forscher haben festgestellt, dass die Streucharakteristik der Antenne innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne dramatische Veränderungen erfährt, wenn sie durch den Laser bestrahlt wird. Während normalerweise ein Nanopartikel eine ziemlich gleiche Menge an Energie vorwärts und rückwärts streut, schaltet es unter dem Einfluss des Femtosekundenlasers in ein „unidirektionales Streuschema“ um. Die Ausgabe erfolgt nur noch in eine Richtung.

Es soll möglich sein, die Richtung zu kontrollieren, in die das Licht gestreut wird.

Diese Eigenschaft ist für die Herstellung eines volloptischen Transistors notwendig. Auf dieser Basis könnte eine nächste Generation optischer Computer folgen, die viel größere Mengen an Informationen verarbeiten können, da sie auf Photonen basieren. Die Transistoren sind eine der Schlüsselkomponenten in der Rechnerschaltkreisen.

„Unsere Arbeit legt den Grundstein für die Entwicklung ultrakompakter und ultraschneller rein optischer Signalverarbeitungsgeräte“, heißt es in der wissenschaftlichen Publikation mit dem Titel „Nonlinear Transient Dynamics of Photoexcited Resonant Silicon Nanostructures“.