Forscher demonstrieren ultraschnelle lichtbasierte Computertechnologie

Wissenschaftler haben einen bedeutenden Schritt in Richtung ultraschneller Computer gemacht, indem sie eine lichtbasierte Rechentechnologie demonstriert haben, die mit über 10 Terahertz arbeitet – das sind mehr als 10.000 GHz und über tausendmal schneller als aktuelle Prozessoren. Die Forschungsergebnisse wurden im Fachjournal Nature Photonics veröffentlicht.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Chips, die Informationen durch die Bewegung elektrischer Ladungen in Transistoren verarbeiten, nutzt diese neue Methode ultrakurze Laserpulse für logische Operationen. Dieser Ansatz ermöglicht es den Forschern, die physikalischen Grenzen der Elektronik zu umgehen, die derzeit Leistungssteigerungen einschränken.

Die Schlüsselkomponente des Experiments war Wolframdisulfid – ein ultradünnes zweidimensionales Material, das nur drei Atomlagen dick ist. In diesem Material können Elektronen in zwei verschiedenen Quantenzuständen existieren, die als „Täler“ bekannt sind und als Analoga zu herkömmlichen Nullen und Einsen fungieren. Durch die Steuerung dieser Zustände mit einer Reihe von Lichtblitzen, die nur Billiardstel Sekunden dauern, konnten Forscher Informationszustände mit beispielloser Geschwindigkeit schalten, ausschalten und modifizieren.

Bemerkenswerterweise wurden alle Operationen bei Raumtemperatur mit Laserpulsen durchgeführt, die bereits in Laboren verfügbar sind. Die Wissenschaftler maßen auch, wie lange Informationen stabil bleiben, bevor sie sich abbauen – ein kritisch wichtiger Parameter für die praktische Umsetzung der Technologie.

Obwohl die kommerzielle Anwendung noch in weiter Ferne liegt – mit Herausforderungen bei der Skalierung und der Handhabung komplexer Lichtsequenzen, die noch gelöst werden müssen – zeigt das Experiment die grundsätzliche Möglichkeit, eine neue Generation von Prozessoren zu schaffen, die mit Lichtpulsen arbeiten und exponentielle Leistungssteigerungen liefern könnten.