Основой всей современной электроники являются транзисторы. Новые исследования ученых позволят увеличить скорость работы транзисторов в 10 тысяч раз. Новые транзисторы приводятся в действие лазерными импульсами. Исследование было проведено учеными Государственного университета Джорджии (профессора Марк Стокман (Mark Stockman) и Вадим Апалков (Vadym Apalkov)) совместно с научными сотрудниками из немецкого Института квантовой оптики Макса Планка, а также представителями других немецких научных организаций.

В современном мире существует три базовых материала: металлы; полупроводники (используемые в современных транзисторах) и изоляционные материалы или диэлектрики, которые не проводят электрический ток. Вот эти последние и предлагается использовать в электронных устройствах нового поколения. На первый взгляд это весьма странная идея. Но разберемся в ней несколько подробнее.

Диэлектрики, как уже было сказано, не проводят электричество. Воздействие на них мощных энергетических полей приводит к их повреждению. Ученые обнаружили, что под воздействием на диэлектрики короткими, но интенсивными электрическими импульсами, они начинают проводить электрический ток и при этом сохраняют свою целостность.

Кратчайшее время, занимаемое сигналом, проводимым диэлектриком, составляет 1 фемтосекунду. Это время колебания световой волны или одна квадриллионная доля секунды. Столь малый временной промежуток вообще не укладывается в человеческом сознании. Достаточно лишь подробнее прочитать о порядке этих величин, чтобы осознать фантастическое неправдоподобие таких скоростей.

Что это дает на практике? Устройства на базе диэлектрических транзисторов позволят существенно расширить возможности компьютерных устройств. Современные процессоры работают со скоростью слегка выше 3 ГГц. Диэлектрические чипы смогут работать со скоростью в миллион гигагерц. Фантастика, которая уже почти стала реальностью. Сравните с теми возможностями, которые у вычислительной техники всего полвека назад. Профессор Марк Стокман рассказал о достигнутых результатах:

Сейчас мы располагаем возможностью создания устройства, работающего в 10 тысяч раз быстрее транзистора с тактовой частотой в 100 гигагерц… Материал начинает проводить электричество при воздействии на него мощного светового поля. Диэлектрики в 10 тысяч раз быстрее полупроводников.

Результаты этого поистине фантастического открытия были опубликованы 5 декабря 2012 года научным журналом Nature. Среди организаций, принимавших участие в проведении исследований, помимо вышеназванных, отмечены департамент физики Мюнхенского техннического университета, департамент физики Университета Людвига Максимиллиана (Мюнхен) и Институт Фрица Хабера (Берлин).

В то же время, по мнению ученых, диэлектрики не могут использоваться для прохождения сигнала. Под воздействием мощных электрических полей они разрушаются. Воздействие мощного поля может длиться лишь в течение очень краткого промежутка времени.

Во второй статье, также опубликованной журналом Nature 5 декабря 2012 года, Стокман и его коллеги рассматривают эксперимент, суть которого состоит в воздействии на кварцевый диэлектрик кратковременными, но очень мощными, ультрафиолетовыми импульсами. Ученые отмечают, что самая высокая (из достижимых) скорость процесса составляет 100 аттосекунд. Пока человек моргнет глазом, пройдут миллионы таких временных промежутков.