Команда ученых из Университета ИТМО, Физического института им. П.Н. Лебедева РАН и Академического университета в Санкт-Петербурге разработала прототип оптического транзистора, созданного всего из одной кремниевой наночастицы. Разработка станет очередным шагом к созданию оптических компьютеров. Статья российских ученых опубликована в журнале Nano Letters.

Ученые научились менять свойства кремниевых наночастиц посредством облучения их интенсивными сверхкороткими лазерными импульсами. Под воздействием излучения внутри частицы формируется плотная и быстро релаксирующая электронно-дырочная плазма, что меняет диэлектрическую проницаемость кремния на несколько пикосекунд. Это изменение приводит к возможности управлять направленностью падающего света, рассеянного частицей. Таким образом, в зависимости от мощности управляющего лазерного импульса наночастица может перестать рассевать свет назад и начать рассеивать его вперед.

В сравнении с транзисторами в современных компьютерах, где время переключения транзистора составляет 0,1-1 наносекунд, такой миниатюрный оптический транзистор будет успевать управлять прохождением полезного светового сигнала за счет внешнего управляющего сигнала в пределах нескольких пикосекунд , что на три порядка быстрее.

«Время переключения между режимами работы нашей наночастицы составляет всего несколько пикосекунд, а приводим в рабочий режим мы ее за десятки фемтосекунд. Сейчас у нас на руках уже есть предварительные экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что частица сможет успешно играть роль оптического транзистора. Теперь в наших планах провести эксперименты, где наряду с управляющим лазерным лучом будет и полезный сигнальный луч», — рассказал один из авторов статьи, заведующий лабораторией нанофотоники и метаматериалов ИТМО Павел Белов.

Недавно портал Научная Россия писал о другом элементе будущего оптического компьютера, также разработанном с участием российских ученых — диэлектрическом шарике для передачи информации.