(Phys.org):es posible que las computadoras sean más rápidas cada año, pero esos avances en la velocidad de la computadora podrían verse eclipsados ​​si sus 1 y 0 estuvieran representados por ráfagas de luz, en lugar de electricidad.

Investigadores de la Universidad de Pensilvania han logrado un avance importante en esta frontera de la fotónica, la creación del primer interruptor fotónico totalmente óptico con nanocables de sulfuro de cadmio. Es más, combinaron estos interruptores fotónicos en una puerta lógica, un componente fundamental de los chips de computadora que procesan información.

La investigación fue realizada por el profesor asociado Ritesh Agarwal y el estudiante graduado Brian Piccione del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Penn. Becarios postdoctorales Chang-Hee Cho y Lambert van Vugt, también del Departamento de Ciencia de Materiales, contribuido al estudio.

Fue publicado en la revista Nanotecnología de la naturaleza .

La innovación del equipo de investigación se basó en su investigación anterior, que mostró que sus nanocables de sulfuro de cadmio exhibían un acoplamiento de materia ligera extremadamente fuerte, haciéndolos especialmente eficientes en la manipulación de la luz. Esta cualidad es crucial para el desarrollo de circuitos fotónicos a nanoescala, ya que los mecanismos existentes para controlar el flujo de luz son más voluminosos y requieren más energía que sus análogos electrónicos.

"Los mayores desafíos para las estructuras fotónicas a nanoescala es hacer que entre la luz, manipularlo una vez que está allí y luego sacarlo, ", Dijo Agarwal." Nuestra principal innovación fue cómo resolvimos el primer problema, ya que nos permitió usar los propios nanocables para una fuente de luz en el chip ".

El equipo de investigación comenzó cortando precisamente un hueco en un nanoalambre. Luego bombearon suficiente energía en el primer segmento de nanocables que comenzó a emitir luz láser desde su extremo y a través del espacio. Debido a que los investigadores comenzaron con un solo nanoalambre, los dos extremos de los segmentos estaban perfectamente emparejados, permitiendo que el segundo segmento absorba y transmita eficientemente la luz a lo largo de su longitud.

"Una vez que tengamos la luz en el segundo segmento, hacemos brillar otra luz a través de la estructura y apagamos lo que se transporta a través de ese cable, "Dijo Agarwal." Eso es lo que lo convierte en un cambio ".

Los investigadores pudieron medir la intensidad de la luz que sale del extremo del segundo nanoalambre y demostrar que el interruptor podría representar eficazmente los estados binarios utilizados en los dispositivos lógicos.

"Unir interruptores te permite crear puertas lógicas, y ensamblar puertas lógicas le permite hacer cálculos, ", Dijo Piccione." Usamos estos interruptores ópticos para construir una puerta NAND, que es un componente fundamental del procesamiento informático moderno ".

Una puerta NAND, que significa "no y, "devuelve una salida" 0 "cuando todas sus entradas son" 1 ". Fue construido por los investigadores combinando dos interruptores de nanocables en una configuración en forma de Y. Las puertas NAND son importantes para el cálculo porque están" funcionalmente completas, " Lo que significa que, cuando se coloca en la secuencia correcta, pueden realizar cualquier tipo de operación lógica y, por lo tanto, forman la base de los procesadores de computadora de propósito general.

"Vemos un futuro en el que la 'electrónica de consumo' se convierta en 'fotónica de consumo', ", Dijo Agarwal." Y este estudio muestra que es posible ".