فناوری انتقال اطلاعات با نور مایع

در مقطع کنونی برای آن‌که بتوانیم تجهیزات الکترونیکی سریع‌تر و پر قدرت‌تری داشته باشیم، باید تعداد بیشتری ترانزیستور را به صورت فشرده شده روی تراشه‌های نیمه هادی قرار دهیم. در پنجاه سال گذشته، هر دو سال یک‌بار تعداد ترانزیستور‌های روی تراشه‌ها دو برابر شده‌اند. رخدادی که به نام قانون مور از آن یاد می‌شود. در حالی که دانشمندان در تلاش هستند، ابعاد تراشه‌ها را به‌طور مستمر کوچک‌تر کنند، اما در عین حال باید مشکلات مرتبط با اتم‌ها و الکترون‌های مجزا را حل کنند. در نتیجه آن‌ها برای انتقال اطلاعات به شکلی که قانون مور حفظ شود، به دنبال جایگزینی برای الکترون‌ها هستند.

پژوهش‌گران موفق به ساخت سوییچی با مصرف انرژی‌ پایین (Energy-Efficiency) شدند. این سوییچ می‌تواند درون ریزتراشه‌های نیمه هادی قرار گرفته و از فعل و انفعال الکتریسته و نور مایع استفاده می‌کند. سوییچ فوق این پتانسیل را دارد تا به عنوان یک فناوری بنیادی برای پردازش سیگنال‌ و فناوری‌های اطلاعاتی در آینده مورد استفاده قرار گرفته و باعث کارآمدتر شدن دستگاه‌های الکترونیکی شود. نتایج این تحقیق که در مجله Nature به چاپ رسیده است، نشان می‌دهد که چگونه می‌توان پلی میان شکاف نور و جریان الکتریسیته ایجاد کرد که در نهایت به ساخت دستگاه‌های الکترونیکی کوچک‌تر و سریع‌تری کمک کند.

امروزه یک عدم هماهنگی بنیادی میان روش پردازش اطلاعات‌ و نحوه انتقال اطلاعات بر مبنای فناوری‌های جاری وجود دارد. برای پردازش اطلاعات، بارهای الکتریکی پیرامون تراشه‌های نیمه هادی حرکت داده می‌شوند و برای انتقال اطلاعات از نوردهی سریع و انتقال آن روی خطوط فیبرنوری استفاده می‌شود. اما مشکلی که در ارتباط با تبدیل سیگنال‌های الکتریکی به نور وجود دارد این است که فناوری‌های امروزی نه تنها کند عمل می‌کنند، بلکه در بعضی موارد ناکارآمد هستند. همین موضوع پژوهش‌گران را به فکر ابداع راه‌کار جدیدی انداخت تا این فرآیند را به صورت یکپارچه درآورند. اکنون گروهی از پژوهش‌گران دانشگاه کمبریج به سرپرستی پروفسور جرمی بامبرگ از مرکز نانوفوتونیک با همکاری گروهی از پژوهش‌گران کشورهای مکزیک و یونان سوییچ جدیدی طراحی کردند که از وضعیت جدیدی از ماده به نام میعانات پلاریتون بوز انیشتین برای ترکیب سیگنال‌های الکتریکی و اپتیکی آن هم با حداقل مصرف انرژی استفاده می‌کند.

چگالش (میعانات) بوز انیشتین (Bose–Einstein condensate) با به دام انداختن نور میان آینه‌ها آن هم در فاصله چند میلیونیم متر از یکدیگر ساخته می‌شوند. (انیشتین و ساتیندرا بوز در سال 1920 این وضعیت را پیش‌بینی کرده بودند، اما محدودیت‌ها عملی آن زمان اجازه اثبات این فرضیه را به آن‌ها نداده بود.) در ادامه این نور با ورقه‌های نازکی از ماده نیمه هادی هم‌کنشی انجام داده و ترکیبی از یک نیمه ماده-نیمه نور که پلاریتون نامیده می‌شود ایجاد می‌کند. قرار دادن تعداد زیادی از میعانات پلاریتون در یک فضای یکسان باعث ایجاد چگالش می‌شود. در نهایت، این فرآیند یک سیال نور ماده را تولید می‌کند که قادر است در جهت چرخش عقربه‌های ساعت یا برعکس آن بچرخد.

پژوهش‌گران با اعمال یک میدان الکتریکی به این سیستم موفق به مهار چرخش آن شدند. به‌طوری که اکنون می‌توانند آن‌را به دلخواه کنترل کرده و تغییر دهند. مایع پلاریتون زمانی که اسپین در جهت عقربه‌های ساعت یا خلاف جهت آن حرکت کنند، نور متصاعد کرده که می‌تواند از طریق فیبرنوری منتقل شود. این فرآیند سیگنال‌های الکتریکی را به نور تبدیل می‌کند.

اکنون که این پژوهش با موفقیت به سرانجام رسیده است، پژوهش‌گران به فکر تجاری‌سازی آن افتاده‌اند، به‌طوری که بتوان آن‌را با فناوری‌های زیربنایی امروزی ترکیب کرد.

منبع شبکه