Транзисторы, усиливающие электрические сигналы, не совершенны: они теряют тепловую энергию и ограничивают скорость передачи сигнала, что понижает их производительность. Разработка российско-корейской команды — «наноэкситонный транзистор» на основе гетероструктурных полупроводников с экситонами внутри и между слоями — преодолевает ограничения современных транзисторов. С ним обработка огромных объемов данных со скоростью света при минимуме теплопотерь станет реальностью.

Стремительно развивающаяся технология искусственного интеллекта требует все больших объемов данных для обучения моделей. Результаты исследования специалистов из Пхоханского университета науки и технологии под руководством профессора Василия Кравцова из Университета ИТМО открывают возможность появления оптического компьютера, который поможет в обработке огромного количества информации.

Экситоны — квазичастицы, отвечающие за эмиссию света в полупроводниках. Они считаются ключевым компонентом в разработке светоизлучающих элементов нового поколения, которые благодаря возможности свободного обмена между светом и веществом в электрически нейтральном состоянии будут вырабатывать меньше тепла и станут источниками света для квантовых информационных технологий. Существует два типа экситонов в полупроводниковой двухслойной гетероструктуре, состоящей из двух различных монослоев полупроводников: внутрислойные экситоны с горизонтальной ориентацией и межслойные экситоны с вертикальной ориентацией.

Оптические сигналы, которые излучают два типа экситона, обладают различными физическими свойствами. Это значит, что выборочный контроль двух оптических сигналов позволяет разработать двухбитный экситонный транзистор. Однако до сих пор было трудно контролировать внутри- и межслойные экситоны в наноразмерном пространстве из-за негомогенности полупроводниковых гетероструктур и низкой световой эффективности в межслойных экситонах вдобавок к дифракционному пределу света.

В предыдущем исследовании команда ученых предложила технологию контроля экситонов в наноразмерном пространстве, пишет EurekAlert. Новая работа описывает возможность дистанционного контроля над плотностью и светимостью экситонов без физического контакта с экситонами. Наиболее существенное преимущество этого метода, сочетающего фотонный нанорезонатор с пространственным модулятором света, в минимизации физического ущерба материалу полупроводника. Вдобавок, наноэкситонный транзистор может использоваться для обработки огромных объемов данных со скоростью света, при минимизации теплопотери.