Będą przetwarzać dane z prędkością światła. Zapamiętaj słowo ekscytony, bo jeszcze je usłyszysz
Wszechobecne tranzystory, które można znaleźć niemal w każdym urządzeniu, są jedną z tych małych rzeczy, które mają jednak wielki wpływ na nasze życie. Tradycyjne tranzystory zajmują się wzmacnianiem sygnałów elektrycznych, przy okazji powodują jednak utratę energii cieplnej i spowalniają transfer sygnału, co pogarsza ich wydajność. Wyobraźcie sobie, że stoimy u progu wynalezienia zupełnie nowej technologii, która byłaby wolna od tych wad, a w dodatku działała z prędkością światła i być może wkrótce zastąpi dobrze znane tranzystory.
Chodzi o tranzystor nanoekscytoniczny. Jego działanie opiera się na ekscytonach. Co to takiego? Encyklopedyczna definicja mówi, że są to quasi-cząstki, a ekscytonem (od angielskiego excite - wzbudzać) określa się zjawiska, w ramach których dochodzi do korelacji elektronu i dziury elektronowej, a co jest wynikiem pobudzenia elektronu. Nie martwcie się, mówiąc szczerze, mnie też ta definicja nie mówi zbyt wiele.
Ekscytony - co to takiego?
Najważniejsze w tym przypadku to wiedzieć, że ekscytony są odpowiedzialne za emisję światła przez materiały półprzewodnikowe i są kluczowe przy opracowaniu elementów elektroluminescencyjnych nowej generacji o mniejszym wytwarzaniu ciepła, a także źródła światła użytecznego w technologii informacji kwantowej.
Dzieje się tak ze względu na swobodną konwersję między światłem a materiałem w ich stanach, które są neutralne elektrycznie. Sygnały optyczne emitowane przez dwa ekscytony mają różną charakterystykę światła, czasy trwania i tzw. czasy koherencji. Oznacza to, że odpowiednia kontrola obu sygnałów optycznych mogłaby umożliwić opracowanie dwubitowego tranzystora ekscytonowego.
Do tej pory badania nad tą technologią przebiegały ze zmiennym szczęściem. Zespół naukowców z POSTECH, czyli Uniwersytetu Naukowo-Technicznego w Pohang w Korei Południowej, kierowany przez profesorów Kyoung-Duck Park i Yeonjeong Koo z Wydziału Fizyki, wraz z zespołem z Uniwersytetu ITMO w Sankt Petersburgu, w Rosji pod kierunkiem profesora Vasily'ego Kravtsova, w swoich poprzednich badaniach próbował stosowania technologii opartej na kontroli ekscytonów w przestrzeniach w mikroskali poprzez wywieranie odpowiedniego nacisku na materiały półprzewodnikowe.
Z wielu względów nie była to optymalna metoda. Tym razem, po raz pierwszy w historii, naukowcy byli w stanie zdalnie kontrolować gęstość i wydajność światła emitowanego przez ekscytony bez konieczności bezpośredniego dotykania ekscytonów.
Bez wydawania się w zawiłe szczegóły, najważniejszą zaletą nowej metody, jest to, że może ona w sposób odwracalny (a więc w uproszczeniu możemy wykonać daną czynność, a następnie ją odwrócić), kontrolować ekscytony. To po pierwsze może spowodować minimalizację fizycznych uszkodzeń materiału półprzewodnikowego. Co jednak najbardziej ekscytujące, taki nano-ekscytonowy tranzystor wykorzystujący impulsy świetlne byłby zdolny do przetwarzania ogromnych ilości danych z prędkością światła.
Nadzieja dla sztucznej inteligencji.
Takie tranzystory znalazłyby z pewnością zastosowanie przy rozwijaniu sztucznej inteligencji. Ta bowiem wymaga wielkich ilości danych do nauki, tak aby móc „rozumieć” jak najwięcej i być jak najbardziej przydatną dla swoich użytkowników.
Coraz więcej dziedzin wykorzystuje sztuczną inteligencję, więc zasób wiedzy do przetworzenia nieustannie się poszerza. Wiedza ta z kolei, musi być bez przerwy zbierana i przetwarzana. Technologia, dzięki której można by teoretycznie przetwarzać informacje z prędkością światła, mogłaby być niezwykle przydatna w procesie uczenia się i doskonalenia sztucznej inteligencji.
Jak mówi jeden z autorów badań, wspomniany profesor Yeonjeong Koo:
Oczekujemy, że nasze badania pozwolą na zaproponowanie nowej strategii przetwarzania danych, odpowiednią dla obecnej ery eksplozji danych. Tranzystor nano-ekscytonowy może odegrać fundamentalną rolę w stworzeniu komputera optycznego, który byłby niezwykle pomocny w przetwarzaniu ogromnych ilości danych na potrzeby sztucznej inteligencji.
