Tím fyzikov pod vedením profesora Dmitrija Turčinoviča z Univerzity v Bielefelde v spolupráci s výskumníkmi z Leibnizovho inštitútu pre výskum pevných látok a materiálov v Drážďanoch (IFW Dresden) dosiahol významný prelom v nanoelektronike, ktorý môže zásadne ovplyvniť implementácie hardvéru umelej inteligencie.
Výskum, publikovaný 5. júna 2025 v časopise Nature Communications, predstavuje nový spôsob ovládania atómovo tenkých polovodičov pomocou ultrakrátkych svetelných pulzov pri doteraz nevídaných rýchlostiach. Tím vyvinul špecializované nanoantény, ktoré premieňajú terahertzové svetlo na vertikálne elektrické polia v dvojrozmerných materiáloch, ako je disulfid molybdénu (MoS₂).
"Tradične sa takéto vertikálne elektrické polia, používané na prepínanie tranzistorov a iných elektronických zariadení, vytvárajú elektronickým riadením, čo je však v zásade obmedzené na relatívne pomalé reakčné časy," vysvetľuje profesor Turčinovič. "Náš prístup využíva samotné terahertzové svetlo na generovanie riadiaceho signálu priamo v polovodičovom materiáli – čo umožňuje s priemyslom kompatibilnú, svetlom riadenú, ultrarýchlu optoelektronickú technológiu, ktorá doteraz nebola možná."
Táto technika umožňuje riadiť elektronické štruktúry v reálnom čase v časových mierkach kratších než pikosekunda – teda bilióntina sekundy – čo je o niekoľko rádov rýchlejšie než bežné elektronické prepínacie metódy. Výskumníci preukázali, že optické aj elektronické vlastnosti materiálu je možné selektívne meniť pomocou týchto svetelných pulzov.
Dr. Tomoki Hiraoka, hlavný autor štúdie a štipendista Marie Skłodowska Curie v Turčinovičovej skupine, zohral kľúčovú úlohu pri experimentálnej realizácii. Zložité 3D-2D nanoantény potrebné na dosiahnutie tohto efektu vyrobil tím pod vedením Dr. Andyho Thomasa v IFW Dresden.
Táto inovácia má významné dôsledky pre hardvér umelej inteligencie, keďže môže umožniť oveľa rýchlejšie a energeticky efektívnejšie výpočtové systémy. Ultrarychlé prepínacie schopnosti môžu viesť k novej generácii zariadení na riadenie signálu, elektronických prepínačov a senzorov, ktoré sú kľúčové pre pokročilé aplikácie umelej inteligencie vyžadujúce extrémne vysoké rýchlosti spracovania.
Technológia má potenciál uplatnenia v rôznych oblastiach, vrátane vysokorýchlostného prenosu dát, pokročilých výpočtových architektúr, zobrazovacích systémov a kvantových technológií – všetko sú to kľúčové komponenty infraštruktúry umelej inteligencie novej generácie, ktorá si vyžaduje čoraz rýchlejšie spracovateľské schopnosti.