Физики мфти изучили передачу информации внутри нанофотонных микропроцессоров

Физики мфти изучили передачу информации внутри нанофотонных микропроцессоров

Исследователи из Лаборатории нанооптики и плазмоники Центра наноразмерной оптоэлектроники МФТИ создали теорию, разрешающую совершенно верно предвещать шумы, появляющиеся при усилении фотонных и плазмонных сигналов в наноразмерных схемах. В статье, размещённой в издании Physical Review Applied, ученые представили методы расчета большой скорости передачи данных в оптоэлектронных процессоров ближайшего будущего и нашли фундаментальные ограничения на пропускную свойство нанофотонных интерфейсов. Изучение поддержано грантом Российского научного фонда.

Поверхностные плазмон-поляритоны являются коллективные колебания электронов на поверхности металла вместе с окружающим их электромагнитным полем. Проблемой есть затухание сигнала: поверхностные плазмоны смогут распространяться только по активным волноводам, каковые не просто направляют сигнал от источника к приемнику, но и подпитывают его за счет энергии проходящего через устройство электрического тока. Добавление энергии извне компенсирует утраты, и сигнал так же вольно распространяется по такому волноводу, как идут стрелки кварцевых часов , пока в них не сядет батарейка.

В новом изучении речь заходит об особенном виде шума, в частности о фотонном шуме, появляющемся при усилении плазмонных сигналов в полупроводниковых устройствах. Шум проявляется как случайные колебания интенсивности излучения, появляющиеся в следствии биений — наложения отдельных частотных компонент спонтанной эмиссии и сигнала.

Наряду с этим чем больше усиление, тем посильнее шум, тем шире спектры вынужденной и спонтанной эмиссии и тем менее правомерны подходы квантовой оптики, созданные для описания отдельных атомов. Громадное усиление на наномасштабах в активных плазмонных волноводах вынудило исследователей решать задачу практически с чистого страницы.

«Нам было нужно объединить три области, каковые очень редко пересекаются между собой в научном мире: квантовую оптику, физику полупроводников и оптоэлектонику. Мы создали подход к описанию фотонного шума в совокупностях со средой, усиливающей сигналы в широком спектральном диапазоне. Не обращая внимания на то, что изначально теория создавалась для плазмонных волноводов, отечественный подход возможно использовать для любых оптических усилителей и аналогичных им совокупностей», — растолковывает Дмитрий Федянин.

Новая теория разрешает, например, осознать, вероятно ли в будущем создание принципиально нового класса устройств — плазмонно-электронных чипов. В таких чипах компактные плазмонные компоненты должны использоваться для передачи данных между регистрами процессора и вычислительными ядрами на очень высоких скоростях.

\


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: