این دستگاه نوآورانه داده‌ها را با سرعت نور پردازش می کند

ترانزیستورهای سنتی که سیگنال‌های الکتریکی را تقویت می‌کنند اغلب منجر به از دست دادن انرژی گرمایی و کاهش سرعت انتقال سیگنال می‌شوند و عملکرد را به خطر می‌اندازند. اما به نظر می رسد محققان با توسعه یک ترانزیستور نانو-اکسیتونیک راه حلی برای این مشکل پیدا کرده اند.

به گزارش تکناک، تیمی از محققان POSTECH به سرپرستی پروفسور کیونگ داک پارک و یونجونگ کو از دپارتمان فیزیک به همراه تیمی از دانشگاه ITMO روسیه تحت هدایت پروفسور واسیلی کراوتسوف برای توسعه یک ترانزیستور نانو-اکسیتونیک همکاری کرده اند.

این ترانزیستور نانو اکسیتونیک  از اکسیتون های (اکسیتون یک شبه ذره خنثی است که در عایق‌ها، نیم‌رساناها و برخی مایعات وجود دارد) درون لایه ای و بین لایه ای در نیمه هادی های مبتنی بر ساختار ناهمگن استفاده می کند و محدودیت های موجود در ترانزیستورهای سنتی را برطرف می کند.

اکسیتون مسئول انتشار نور مواد نیمه هادی است و راه حل توسعه نسل بعدی عنصر ساطع کننده نور با تولید گرمای کمتر است. اکسیتون همچنین منبع نور برای فناوری اطلاعات کوانتومی به دلیل تبدیل آزاد بین نور و ماده در حالت خنثی الکتریکی است. دو نوع اکسیتون در یک هترو دولایه نیمه هادی وجود دارد که انباشته ای از دو تک لایه نیمه هادی مختلف است: اکسیتون های درون لایه ای با جهت افقی و اکسیتون های بین لایه ای با جهت عمودی.

سیگنال های نوری ساطع شده توسط دو اکسیتون دارای نور، استمرار و زمان انسجام متفاوتی هستند. این بدان معنی است که کنترل انتخابی دو سیگنال نوری می تواند توسعه یک ترانزیستور اکسیتون دو بیتی را امکان پذیر کند. با این حال، کنترل اکسیتون‌های درون لایه‌ای و بین‌لایه‌ای در فضاهای نانومقیاس به دلیل عدم همگنی ساختارهای ناهمگون نیمه‌رسانا و راندمان نوری کم اکسیتون‌های بین لایه‌ای چالش برانگیز بود.

این تیم در تحقیقات قبلی خود فناوری کنترل اکسیتون ها در فضاهای سطح نانو را با فشار دادن مواد نیمه هادی در مقیاس نانو پیشنهاد کرده بود. مهمترین مزیت این روش که ترکیبی از یک نانوحفره فوتونی و یک تعدیل کننده نور فضایی است، این است که می تواند به طور برگشت پذیر اکسیتون ها را کنترل کند و آسیب فیزیکی به مواد نیمه هادی را به حداقل برساند. همچنین، ترانزیستور نانو-اکسیتونیک که از نور استفاده می‌کند، می‌تواند به پردازش مقادیر عظیمی از داده‌ها با سرعت نور کمک کند و در عین حال اتلاف انرژی گرمایی را به حداقل برساند.

هوش مصنوعی (AI) سریعتر از آنچه ما انتظار داشتیم به زندگی ما نفوذ کرده است و به حجم عظیمی از داده ها برای یادگیری نیاز دارد تا بتواند پاسخ های خوبی را ارائه دهد که در واقع برای کاربران مفید باشد. حجم فزاینده اطلاعات باید جمع آوری و پردازش شود زیرا زمینه های بیشتری از هوش مصنوعی استفاده می کنند. انتظار می رود این تحقیق یک استراتژی پردازش داده جدید متناسب با عصر انفجار داده ها را پیشنهاد کند. یونجونگ کو، یکی از اولین نویسندگان مقاله تحقیقاتی، گفت: انتظار می رود که ترانزیستور نانو-اکسیتونیک نقش مهمی در ساخت یک رایانه نوری ایفا کند، که به پردازش حجم عظیمی از داده های هدایت شده توسط فناوری هوش مصنوعی کمک می کند.