Nieuwe computertechnologie op basis van licht bereikt 10.000 GHz, meer dan 1.000× sneller dan de huidige processors

Moderne computers zijn afhankelijk van het verplaatsen van elektrische ladingen door halfgeleidertransistors, een proces dat beperkt wordt door fysieke snelheidslimieten. Om deze barrière te doorbreken, heeft een onderzoeksteam onder leiding van wetenschappers van de Politecnico di Milano met succes oscillerend licht gebruikt, niet alleen om gegevens te verzenden, maar ook om deze te verwerken. Het onderzoek, dat gepubliceerd is in het tijdschrift Nature Photonics, toont aan dat zeer gecontroleerde laserpulsen materie kunnen manipuleren om logische bewerkingen uit te voeren met frequenties van meer dan 10 terahertz (THz) - meer dan 1000 keer sneller dan de beste processors op de markt.

Om deze snelheden te bereiken, gebruikten de onderzoekers wolfraamdisulfide, een microscopisch tweedimensionaal materiaal van slechts drie atoomlagen dik. Binnen deze extreem dunne film kunnen elektronen in twee verschillende kwantumtoestanden worden gedreven, die gewoonlijk "valleien" worden genoemd Deze valleien fungeren als een nieuw type informatie-eenheid, net zoals de standaard nullen en enen in traditionele computers, maar ze kunnen veel sneller worden gecontroleerd. Door een precieze opeenvolging van ongelooflijk korte lichtflitsen toe te passen - die elk slechts enkele quadriljardsten van een seconde duren - konden de onderzoekers deze informatietoestanden selectief activeren, deactiveren en manipuleren.

Opmerkelijk genoeg werden deze ultrasnelle bewerkingen uitgevoerd bij kamertemperatuur met lichtpulsen die al standaard zijn in laboratoriumomgevingen. Dankzij deze optische benadering kon het team ook onafhankelijk meten hoe lang de gecodeerde informatie stabiel blijft voordat deze degradeert, wat een kritieke factor is voor toekomstige praktische toepassingen.

Hoewel de onderzoekers erkennen dat er nog hordes genomen moeten worden - zoals het opschalen van het aantal bits en het ontwerpen van complexere lichtpulssequenties - biedt deze succesvolle demonstratie een concrete basis voor een nieuwe generatie supersnelle computerhardware die op licht werkt.