Doorbraak in lichtcomputers: rekentechnologie tot 10 terahertz

Wetenschappers hebben een belangrijke stap gezet in de ontwikkeling van ultra-snelle computers door een lichtgebaseerde rekentechnologie te demonstreren die werkt op meer dan 10 terahertz. Dat is meer dan 10.000 GHz en ruim duizend keer sneller dan huidige processoren. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Photonics.

In tegenstelling tot traditionele chips, die informatie verwerken door elektrische ladingen door transistors te verplaatsen, gebruikt deze nieuwe methode ultra-korte laserpulsen om logische bewerkingen uit te voeren. Deze aanpak stelt onderzoekers in staat om de fysieke beperkingen van elektronica te omzeilen, die momenteel prestatieverbeteringen belemmeren.

Het belangrijkste onderdeel van het experiment was wolfraamdisulfide – een ultra-dun tweedimensionaal materiaal van slechts drie atoomlagen dik. In dit materiaal kunnen elektronen bestaan in twee verschillende kwantumtoestanden, bekend als 'valleien', die functioneren als analogen van conventionele nullen en enen. Door deze toestanden te controleren met een reeks lichtflitsen die slechts quadriljoensten van een seconde duren, konden onderzoekers informatie toestanden schakelen, uitschakelen en wijzigen op ongekende snelheden.

Opvallend is dat alle bewerkingen werden uitgevoerd bij kamertemperatuur met laserpulsen die al beschikbaar zijn in laboratoria. De wetenschappers hebben ook gemeten hoe lang informatie stabiel blijft voordat degradatie optreedt – een cruciaal belangrijke parameter voor de praktische implementatie van de technologie.

Hoewel commerciële toepassing nog ver weg is – met uitdagingen rond schaalvergroting en het beheren van complexe lichtsequenties die nog moeten worden opgelost – toont het experiment de fundamentele mogelijkheid aan om een nieuwe generatie processoren te creëren die werken op lichtpulsen en exponentieel hogere prestaties kunnen leveren.