Optische transistor tot 1.000 keer sneller dan elektrisch equivalent

Onderzoekers bereikten een doorbraak in de ontwikkeling van transistors die met licht werken in de plaats van elektriciteit. Een experimenteel exemplaar is veel efficiënter en tot wel 1.000 keer sneller dan een traditionele transistor.

Microchips bestaan uit miljarden piepkleine elektrische transistors. Die kunnen via een elektrische prikkel wisselen tussen 0 en 1. De uitvinding van de transistor was het startschot voor decennia aan doorgedreven ontwikkeling maar dat basisprincipe veranderde nooit. Vandaag loopt de elektrische transistor tegen zijn fysieke grenzen aan. Innovatie is nog mogelijk, maar de dingen zijn stilaan zo klein en efficiënt als de wetten van de natuurkunde toelaten.

Licht in de plaats van elektriciteit

Onderzoekers kijken daarom naarstig naar alternatieven. Wetenschappers van IBM hebben nu in samenwerking met het Russische Solkovo-instituut voor Wetenschap en Technologie in Moskou een doorbraak bereikt. Ze bouwden een transistor die niet werkt met elektriciteit maar met licht.

De experimentele transistor zelf bestaat uit een 35 nm laagje van een organisch polymeer, gesandwicht tussen twee extreem reflecterende spiegels. Eén krachtige laser schiet licht in de transistor, waarbij fotonen binden met excitonen (een creatieve variatie op een elektron). Dat geheel gedraagt zich als een enkel atoom. Voor de liefhebbers: zo’n partikel heet een Bose-Einstein condensaat.

Het partikel leeft tussen de spiegels en heeft twee meetbare staten die voor 0 en 1 kunnen dienen. Een duwtje van een enkel foton van een tweede laser volstaat om tussen de twee staten te wisselen. Het resultaat is een functionele transistor.

Zuiniger, sneller en minder storing

De onderzoekers zien verschillende voordelen. Omdat een enkel foton volstaat om de lichttransistor van staat te wisselen, heeft het ding een hoge operationele efficiëntie. Bovendien zijn de bouwstenen inherent sneller dan dier van een elektrische transistor. Niets gaat immers sneller dan licht.

Tot slot zorgt het ding niet voor externe storing, wat bij een elektrische transistor wel het geval is. Dat is dan weer belangrijk voor toekomstige kwantumcomputers, waarbij de kleinste storing de nauwkeurigheid van qubits in het gedrang brengt.

Geduld

De wetenschappers wijzen erop dat er tussen de uitvinding van de elektrische transistor en de eerste pc ongeveer 40 jaar zat. De huidige doorbraak situeert zich in het veld van de toegapaste fysica en is extreem veelbelovend, maar verwacht niet dat het binnenwerk van je volgende laptop met licht in de plaats van elektriciteit werkt. Op praktische toepassingen is het nog even wachten, maar de lichttransistor is een belangrijke stap in de goede richting.

nieuwsbrief

Abonneer je gratis op ITdaily !

  • This field is for validation purposes and should be left unchanged.
terug naar home