Lichtpulstechnologie zou tot 100.000 keer zo snelle computers kunnen leiden

Abonneer je gratis op Techzine!

Extreem korte lichtpulsen zouden het mogelijk maken computers te bouwen die tot wel 100.000 keer zo snel kunnen werken als de apparaten waar we nu mee werken. Onderzoekers van de University of Michigan hebben laten zien dat ze met de korte laserstralen zeer precies kunnen bepalen hoe elektronen zich gedragen.

Voor het onderzoek gebruikten de wetenschappers lichtpulsen die ongeveer een femtoseconde bestonden. Dat staat gelijk aan ongeveer een biljardste van een seconde. In computers zoals die nu werken, bewegen elektronen door halfgeleiders en botsen ze soms op elkaar. Die wrijving zorgt ervoor dat er warmte ontstaat, wat uiteindelijk weinig efficiënt is. De onderzoekers denken dat hun techniek leidt tot veel snellere computers en zorgt voor een flinke stap voorwaarts in de ontwikkeling van zogenaamde lichtgolfelektronica.

De onderzoekers maakten in dit geval gebruik van een kristal, gemaakt van halfgeleider gallium selenide. Daarin lieten ze de laser schijnen, met pulsen korter dan 100 femtoseconden. Elke puls zorgde ervoor dat de elektronen binnen die halfgeleider naar een hoger energieniveau bewogen, waardoor ze vrijelijk rond konden bewegen. Verschillende oriëntaties van de halfgeleider ten opzichte van de laser zorgde ervoor dat de elektronen op een andere manier bewogen.

Zodra de elektronen naar een lager energieniveau gingen, gaven ze licht uit. Dat licht werd opgevangen door de onderzoekers, die daaruit informatie konden lezen, maar er ook informatie in konden zetten door te bepalen hoe snel die elektronen bewogen en licht uitgaven.

Volgens de onderzoekers is dit een belangrijke stap in de richting van kwantumelektronica. Dat komt omdat de elektronen in dit geval zich tegelijk als een golf en een los deeltje kunnen gedragen. Die twee gedragingen kunnen op kwantumniveau tegelijk bestaan en dat is precies wat wetenschappers nodig hebben voor de realisatie van kwantumelektronica. Waar traditionele bits namelijk een 0 of een 1 zijn, is het de gedachte dat kwantumcomputers sneller kunnen rekenen als deeltjes tegelijk een 0 en 1 kunnen zijn. Dat zou snellere berekeningen mogelijk moeten maken.

Lees hier meer over het onderzoek.