Учені усунули головне обмеження електроніки: як гаджети стануть потужнішими та автономнішими

Це відкриття може стати основою для електроніки майбутнього — від смартфонів і ПК до квантових комп'ютерів. Вони зможуть функціонувати за кімнатної температури без систем охолодження, пише Live Science.

Будь-який пристрій, чи то телефон, чи то суперкомп'ютер, нагрівається під час роботи. Причина — у русі електронів і роботі конденсаторів. "Щоразу, коли ви накопичуєте або вивільняєте енергію, ви нагріваєте систему", — пояснює співавтор дослідження Параг Деоторе. Цей нагрів сильно обмежує потенціал гаджетів — доводиться оснащувати їх громіздкими системами охолодження, які не завжди максимально ефективні.

Екситони замість електронів

Вирішенням проблеми стали екситони — нейтрально заряджені частинки, які, подібно до фотонів (частинок світла), не виділяють тепло під час руху. Вчені створили на їхній основі перемикач, який виконує ту саму функцію, що й традиційний транзистор, але без побічного ефекту у вигляді нагрівання. Ба більше, такий перемикач виявився в сотні разів меншим за розміром.

Головна складність полягала в тому, що екситони, не маючи заряду, не можуть бути "проштовхнуті" електричним полем, як електрони. Для управління ними дослідники використовували фотони. За допомогою світла вони вибудовували екситони в лінію, а потім, впливаючи на них додатковим потоком фотонів певної інтенсивності, змушували їх рухатися заданим шляхом. Вченим виявили "магічну товщину" матеріалу, за якої цей "поштовх" світлом ставав максимально ефективним.

Майбутнє без перегріву

Результати експерименту показали, що оптоекситонний перемикач уже відповідає або навіть перевершує за продуктивністю сучасні електронні компоненти. У довгостроковій перспективі ця технологія може повністю витіснити звичні рішення в електроніці.

Кінцева мета — створення екситонних схем, які усунуть перегрів. На їхній основі теоретично можливо створювати неймовірно компактні та потужні обчислювальні системи без вентиляторів, а смартфони зможуть працювати від одного заряду набагато довше. Хоча, на думку вчених, до комерційної реалізації технології минуть десятиліття, це відкриття закладає фундамент для майбутньої революції в техніці.

Раніше Фокус писав, що чіп на енергії світла працює в 100 разів швидше звичайних. Дослідники з Університету Флориди створили новий тип чіпа, який використовує світло замість електрики для виконання одного з найскладніших завдань штучного інтелекту. Ця технологія обіцяє зробити ШІ-системи в сотні разів швидшими та енергоефективнішими.