Ученые устранили главное ограничение электроники: как гаджеты станут мощнее и автономнее

Это открытие может стать основой для электроники будущего — от смартфонов и ПК до квантовых компьютеров. Они смогут функционировать при комнатной температуре без систем охлаждения, пишет Live Science.

Любое устройство, будь то телефон или суперкомпьютер, нагревается во время работы. Причина — в движении электронов и работе конденсаторов. "Каждый раз, когда вы накапливаете или высвобождаете энергию, вы нагреваете систему", — объясняет соавтор исследования Параг Деоторе. Этот нагрев сильно ограничивает потенциал гаджетов — приходится оснащать их громоздкими системами охлаждения, которые не всегда максимально эффективны.

Экситоны вместо электронов

Решением проблемы стали экситоны — нейтрально заряженные частицы, которые, подобно фотонам (частицам света), не выделяют тепло при движении. Ученые создали на их основе переключатель, который выполняет ту же функцию, что и традиционный транзистор, но без побочного эффекта в виде нагрева. Более того, такой переключатель оказался в сотни раз меньше по размеру.

Главная сложность заключалась в том, что экситоны, не имея заряда, не могут быть "протолкнуты" электрическим полем, как электроны. Для управления ими исследователи использовали фотоны. С помощью света они выстраивали экситоны в линию, а затем, воздействуя на них дополнительным потоком фотонов определенной интенсивности, заставляли их двигаться по заданному пути. Ученым обнаружили "магическую толщину" материала, при которой этот "толчок" светом становился максимально эффективным.

Будущее без перегрева

Результаты эксперимента показали, что оптоэкситонный переключатель уже соответствует или даже превосходит по производительности современные электронные компоненты. В долгосрочной перспективе эта технология может полностью вытеснить привычные решения в электронике.

Конечная цель — создание экситонных схем, которые устранят перегрев. На их основе теоретически возможно создавать невероятно компактные и мощные вычислительные системы без вентиляторов, а смартфоны смогут работать от одного заряда гораздо дольше. Хотя, по мнению ученых, до коммерческой реализации технологии пройдут десятилетия, это открытие закладывает фундамент для будущей революции в технике.

Раньше Фокус писал, что чип на энергии света работает в 100 раз быстрее обычных. Исследователи из Университета Флориды создали новый тип чипа, который использует свет вместо электричества для выполнения одной из самых сложных задач искусственного интеллекта. Эта технология обещает сделать ИИ-системы в сотни раз быстрее и энергоэффективнее.