Les ingénieurs dévoilent une mise à niveau du laser à transistor qui pourrait être utilisée pour augmenter la vitesse des processeurs informatiques - la formation de deux états d'énergie stables et la possibilité de basculer rapidement entre eux.

Les ordinateurs modernes sont limités par un retard formé lorsque les électrons voyagent à travers les minuscules fils et commutateurs d'une puce informatique. Pour surmonter cet arriéré électronique, les ingénieurs voudraient développer un ordinateur qui transmette des informations à l'aide de la lumière, en plus de l'électricité, car la lumière voyage plus vite que l'électricité.

Ayant deux états d'énergie stables, ou bistabilité, à l'intérieur d'un transistor permet au dispositif de former un commutateur optique-électrique. Ce commutateur fonctionnera comme le bloc de construction principal pour le développement de la logique optique - le langage nécessaire pour que les futurs processeurs informatiques optiques communiquent, a déclaré Milton Feng, titulaire de la chaire émérite Nick Holonyak Jr. en génie électrique et informatique et chef d'équipe dans une étude récente.

« Construire un transistor à bistabilité électrique et optique dans une puce informatique augmentera considérablement les vitesses de traitement, " Feng a dit, "parce que les appareils peuvent communiquer sans les interférences qui se produisent lorsqu'ils sont limités aux transistors à électrons uniquement."

Dans la dernière étude, les chercheurs décrivent comment les sorties bistables optiques et électriques sont construites à partir d'un seul transistor. L'ajout d'un élément optique crée une boucle de rétroaction à l'aide d'un processus appelé effet tunnel électronique qui contrôle la transmission de la lumière. L'équipe a publié ses résultats dans le Journal de physique appliquée .

Feng a déclaré que la solution évidente pour résoudre le goulot d'étranglement formé par le transfert de données volumineuses - éliminer la transmission de données électroniques du transistor et utiliser toutes les optiques - est peu susceptible de se produire.

"Vous ne pouvez pas supprimer complètement l'électronique parce que vous devez vous brancher sur un courant et le convertir en lumière, " a déclaré Feng. "C'est le problème avec le concept d'ordinateur tout optique dont certaines personnes parlent. Ce n'est tout simplement pas possible parce qu'il n'y a pas de système tout optique. »

Feng et Holonyak, la Chaire émérite Bardeen en génie électrique et informatique et physique, en 2004 a découvert que la lumière - auparavant considérée comme un sous-produit de l'électronique des transistors - pouvait être exploitée comme un signal optique. Cela a ouvert la voie au développement du laser à transistor, qui utilise la lumière et les électrons pour transmettre un signal.

Le nouveau transistor pourrait permettre de nouveaux dispositifs et applications qui n'ont pas été possibles avec la technologie traditionnelle des transistors.

"Il s'agit d'un appareil unique qui offre une bistabilité pour les fonctions électriques et optiques avec un seul interrupteur, " dit Feng. " C'est totalement nouveau, et nous travaillons dur pour trouver plus de nouvelles applications pour l'appareil."

Feng et son équipe ont démontré une bistabilité électro-optique à -50 degrés Celsius. La prochaine étape sera de prouver que l'appareil peut fonctionner à température ambiante. Feng a déclaré qu'ils avaient récemment atteint cette étape importante, et les détails seront publiés dans un prochain rapport.

"Tout appareil électronique est pratiquement inutile s'il ne peut pas fonctionner à température ambiante, " a déclaré Feng. "Personne ne veut transporter un appareil dans un réfrigérateur pour l'empêcher de devenir trop chaud!"