Учени създадоха първия транзистор в света с петагерцова скорост, работещ при стандартни условия – пробив в свръхбързата компютърна техника.

Изследователи от Университета на Аризона, съвместно с международни партньори, представиха революционен фототранзистор, способен да работи със скорост в обхвата на петахерците (PHz) – над 1000 пъти по-бързо от съвременните компютърни чипове. Това постижение, публикувано в Nature Communications, може да отвори нова ера в компютърните технологии и квантовата електроника.

Светлина, която управлява електроните със скоростта на квантовия свят

Екипът е демонстрирал нов начин за манипулиране на електрони в графен с помощта на свръхкратки светлинни импулси – с продължителност от 638 атосекунди (една квинтилионна част от секундата). Посредством квантовото тунелиране, електроните успяват да заобикалят физически бариери практически мигновено, което позволява създаването на ултрабързи електрически токове.

Графенът – едноатомна решетка от въглерод – служи като идеалната среда за подобни експерименти поради симетричната си структура и високата електропроводимост. Чрез модифициране на графеновите слоеве и добавяне на силициев елемент, изследователите успяват да наблюдават стабилен и откриваем ток, резултат от квантовото преминаване на електрони.

Светлинно-индуцирано квантово тунелиране на ток в графенов фототранзистор. a Изображения от оптичен микроскоп (и увеличение) на графеново-силициев (Si)-графенов фототранзистор и илюстрация на лентовата му структура, черната пунктирана линия представя нивото на Ферми. b Измерената крива ток-напрежение (I-V) при включен (синя линия) и изключен (червена линия) лазер. Вложката показва включването и изключването на фототоковия сигнал с помощта на лазерен лъч. c тунелната I-V крива за транзистора Gr-Si-Gr, а червената линия е ориентир за окото. Стойките за грешки представят изчислената грешка на стандартното отклонение от три сканирания. Източник: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59675-5

Първият петахерцов квантов транзистор, който работи при нормални условия

Най-голямото постижение на екипа е създаването на фототранзистор, работещ при условията на околната среда, без необходимост от екстремни температури или вакуум – важно условие за бъдещо индустриално приложение.

Транзисторът, базиран на графен и светлинни импулси, действа като електронен превключвател или усилвател, и е в основата на всяка електронна система. Новият дизайн прави възможно превключването с честота от 5 PHz, което представлява огромен скок спрямо настоящите гигахерцови технологии.

Потенциал за революция в индустрията

Доцент Мохамед Хасан, ръководител на проекта, подчертава значението на откритието:

„Скоростта на софтуера нараства експоненциално – време е и хардуерът да го настигне. Петагерцовите компютри ще ускорят научни открития в области като здравеопазване, химия и космически технологии.“

Университетът на Аризона работи с Tech Launch Arizona, за да патентова изобретението и да го направи достъпно за индустрията. Понастоящем учените работят върху адаптиране на технологията към стандартно търговско оборудване, с цел бъдещо интегриране в микрочипове.

Квантовата скорост навлиза в реалния свят

Откритието позиционира Университета на Аризона на челно място в областта на ултрабързата електроника, като добавя към вече постигнатото – създаването на най-бързия електронен микроскоп в света.

С разработката на първия в света квантов фототранзистор, работещ при реални условия, учените демонстрират, че бъдещето на свръхбързите компютри е по-близо, отколкото си мислим.

DOI: 10.1038/s41467-025-59675-5

Източник: Phys.org