Mūsų kompiuterių ateitis tiesiogine prasme skries šviesos greičiu. 
Itin trumpi šviesos impulsai gali atlikti sparčias logines operacijas: tai neseniai žurnale „Nature Photonics“ paskelbto tyrimo išvados. Tyrimas yra svarbus žingsnis kuriant naujos kartos informacijos apdorojimo technologijas, kurios gali būti šimtus kartų greitesnės nei tos, kurias turime šiuo metu.
Šiandienos kompiuteriai remiasi elektros krūvių judėjimu tranzistorių viduje; tačiau jie gali pasiekti tik maksimalų dažnį, kurio fizines ribas sunku įveikti. Skirtingai nuo tradicinės elektronikos, pagrįstos elektros krūvių judėjimu, šis novatoriškas metodas manipuliuoja elektronų būsena medžiagoje naudodamas šviesą.
Kaip paaiškino Giulio Cerullo iš Milano politechnikos instituto: „Mes parodėme, kad šviesa gali būti naudojama ne tik informacijai perduoti, bet ir jai apdoroti. Naudodami itin trumpus lazerio impulsus, galime valdyti materijos kvantines būsenas kelių milijoninių milijardinių sekundės dalių laiko skalėmis, t. y. tais pačiais dažniais kaip ir šviesos virpesiai – greičiais, kurie anksčiau elektronikoje nebuvo žinomi.“ Šios operacijos atliekamos didesniu nei 10 terahercų greičiu, daugiau nei šimtą kartų greičiau nei geriausi šiuolaikiniai elektroniniai prietaisai.
Šiam tikslui pasiekti tyrėjai panaudojo naujo dvimačio puslaidininkio, volframo disulfido (WS₂), kuris yra tik trijų atominių sluoksnių storio, fizikines savybes. Dėl kvantinių reiškinių, susijusių su šia nanometrine plėvele, elektronai joje gali užimti dvi skirtingas kvantines būsenas, vadinamas „slėniais“. Šie slėniai gali būti naudojami kaip naujas informacijos vienetas, panašus į nulį ir vienetą tradiciniuose kompiuteriuose, bet daug greičiau valdomi.
Naudodami tikslią lazerio impulsų seką, trunkančią vos kelias femtosekundes (milijonines milijardines sekundės dalis), tyrėjai galėjo selektyviai įjungti, išjungti ir išplėsti informaciją, taip atlikdami tinkamas logines operacijas, kaip ir elektroninėse grandinėse, tik žymiai didesniu greičiu. Visa tai buvo atlikta kambario temperatūroje ir naudojant šviesos impulsus, kurie jau įprastai prieinami laboratorijose. Tyrimas taip pat leidžia išmatuoti, kiek laiko tokia kvantinė informacija išlieka stabili medžiagoje, o tai yra labai svarbus aspektas būsimiems technologiniams pritaikymams.
Straipsnio autoriai sakė: „Žvelgiant į ateitį, šis principo įrodymas rodo daugybę naujų mokslinių ir technologinių iššūkių, kuriuos turime įveikti, kad galėtume sukurti konkurencingus įrenginius, pagrįstus šiuo principu: nuo vis sudėtingesnių impulsų sekų kūrimo iki galimybės padidinti bitų skaičių įrenginiuose.“
Šių kliūčių įveikimas atvers kelią naujos klasės itin greitiems loginiams įrenginiams, paversdamas šį principo įrodymą realia technologija ateities kompiuteriams.
Tyrimą atliko Milano politechnikos universiteto Fizikos katedros tyrėjų grupė, bendradarbiaudama su Nacionalinės mokslinių tyrimų tarybos (Institute for Photonics and Nanotechnologies of the Consiglio Nazionale delle Ricerche, CNR) ir Fotonikos ir nanotechnologijų institutu (Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, IFN) ir tarptautiniais tyrimų centrais.
Milano politechnikos universitetas
Francesco Gucci et al, Encoding and manipulating ultrafast coherent valleytronic information with lightwaves, Nature Photonics (2026). DOI: 10.1038/s41566-025-01823-w
Journal information:Nature Photonics