Китайские и российские ученые впервые использовали так называемый «жидкий свет» –экзотическое квантовое состояние материи – для создания двух ключевых элементов спинтронных логических устройств – светоделителя и логического устройства, способного совершать операцию «НЕТ». Об этом со ссылкой на Центр научной коммуникации Московского физико-технического института (МФТИ) сообщило информационное агентство «ТАСС».

– Полностью оптические логические схемы смогут обеспечить высокую скорость обработки данных при низком потреблении энергии, что особенно важно в эпоху больших данных и искусственного интеллекта. В конечном счете это может привести к созданию более компактных, мощных и устойчивых к внешним воздействиям устройств, которые смогут изменить подход к дизайну и архитектуре будущих компьютерных систем, – заявил директор Международного центра теоретической физики имени А.А. Абрикосова МФТИ Алексей Кавокин.

Так называемый квантовый «жидкий свет» представляет собой набор из экситон-поляритонов – квазичастиц, являющихся комбинацией электрона и «дырки», положительного заряда, а также электрона и частицы света. В прошлом физики считали, что подобные структуры могут существовать лишь при температурах, близких к абсолютному нулю, однако российским и зарубежным ученым удалось несколько лет назад показать, что они могут возникать и при комнатной температуре.

Физики приспособили эту экзотическую форму материи для создания ключевых компонентов спинтронных вычислительных устройств. Это стало возможным благодаря тому, что российские и китайские физики создали структуру из аналога природного минерала перовскита, внутри которой возникает спиновый аналог эффекта Холла, чье существование было предсказано советскими физиками Владимиром Перелем и Михаилом Дьяконовым в 1971 году.

Проведенные учеными расчеты показали, что при некоторых условиях внутри особо устроенных материалов при воздействии на них электрического тока может возникать так называемый спиновый ток. Физики обнаружили, что данный ток способен путешествовать на большие расстояния, порядка 60 микрометров, внутри особо устроенных кристаллов из перовскитов даже при комнатной температуре, что позволяет использовать их в качестве «стройблоков» для поляритонной спинтронной электроники.

Чтобы это продемонстрировать, ученые использовали кристаллы перовскитов для создания устройств, способных исполнять логическую операцию «НЕТ», а также расщеплять линейно поляризованный свет на два луча с противоположными спинами. Эти устройства могут работать на сверхбыстрой пикосекундной шкале времени: они на несколько порядков опережают современные электронные устройства, которые работают на наносекундной шкале времени.

– В дальнейшем планируется использовать электронно-лучевую литографию и управляемые магнитные поля для разработки более сложных спинтронных схем. Введение двух управляющих световых лучей с нелинейным взаимодействием поляритонов может реализовать дополнительные логические операции, что откроет путь к созданию полностью оптических логических схем на основе кристаллов, – подытожил Кавокин.

Подготовил Роман БОНДАРЧУК, УзА.