News MIT forscht an opto-nanomechanischen Chips

Parwez

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Eine neue am MIT entwickelte Theorie könnte zu „intelligenten“ optischen Mikrochips führen, die sich den verschiedenen Wellenlängen des Lichts anpassen und das Potenzial für Verbesserungen in den Bereichen Telekommunikation, Spektroskopie und Fernerkundung besitzen.

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Licht ist schneller als Elektronen. Bringt also bestimmt mal nen speed plus in meinen Desktop - so in 20 Jahren.
 
Hm ich habe mir schon sehr oft überlegt Chips und Prozessoren mit Licht zu betreiben. Nur wie man das Licht als träger für Daten nutzt konnte ich mir nicht vorstellen^^

Und mal ne Frage, gibt es eine Programmiersprache die 3 Dimensional arbeitet? Die üblichen Programmiersprachen sind ja da um Programme zu machen^^ Ich habe mir vorgestellt, dass man diese Sprache wie den 3D Raum ausnutzen kann. Ich stelle mir dadurch vor, dass sie schneller ist bei extrem geringen Speicherverbrauch.
Vielleicht gibts das jsa schon bei spielen, ach egal nur so ne Idee :freak:
 
@ 3

Lass es dir patentieren und verklage in 30 jahren alle großen firmen die das machen :D.
 
Hm ne ich kann nichtmal programmieren außer HTML^^
Aber BTT, wie soll man eigentlich solch kleine Ringe produzieren?
Und durch die BEwegung müssen die ja etwas mehr aushalten, oder ist die belastung so gering das sich das erst nach Jahren asuwirkt?
 
denkbar wäre hier vllt auch eine art lichttransistor zu entwikeln der nicht nur an und aus kennt sondern eben mehrere zustände kennt abhängig von der frequenz des steuernden lichtes für diesen transistor. eine art "schieberegler" je höher die frequenz desto höher die nrg des einzelnen photons womit man dann den "regler" weiter zwischen parallen bahnen als blockierer oder verbinder schieben könnte...
 
1.) Licht ist nicht schneller als Elektronen
2.) es ist keine Frage der Programmiersprache sonder die eines passenden Compilers
3.) der vorteil liegt wohl eher in einer verlustfreieren Übertragung bzw. an einer mehrwertigeren Logik
 
@8
Licht ist nicht schneller als Elektronen???
Wo warst du eigentlich im Physikunterricht?
Hab auch lange gedacht Elektronen würden sich mit Lichgeschwindigkeit bewegen - dann wurde ich 11.
 
Also Photonen bewegen sich definitiv schneller als Elektronen. Bei Elektronen spielt zu einem die hohe Masse gegenüber der eines Photons eine große Rolle, welche wenn man sie realtivistisch betrachtet nicht gerade geringre wird bei hohen Beschleunigungen, außerdem hängt die Geschwindigkeit eines Elektons auch sehr viel stärker vom Medium ab, als die eines Photons.
Zum beispiel bewegt sich ein Elektron in einem Kufperleiter, je nach Stromstärke und Spannung mit gerde mal einigen millimetern pro Sekunde.
Es gibt vorrichtungen um Elektronen in einem Vakum annähernd an die Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, aber diese wird nie erreicht.

Gruß
MonsyX
 
Jaaa täglich werden Menschen von Elektronen getötet, da sie von denen getroffen werden. ( v > C = m->unendlich kA wie die Formel jetzt genau ging )
 
Die Frage der Geschwindigkeit von Elektronen ist tatsächlich nicht so trivial. Ich schätze mal, er meint dass bei optomechanischen Chips auch Elektronen bzw. Spinzustände geändert werden müssen. die dann wiederum weitere Photonen aussenden.
Photonen bzw. Licht existiert eigentlich garnicht, da sie ad definitionem masselose Intermediärteilchen/wellen der Elektromagnetischen Kraft sind. Zumindest bis heute konnte keine Masse nachgewiesen werden. Photonen haben auch nur eine Quantenfarbe.
Selbst die absolute Lichtgeschwindigkeit kommt nur daher, da im Vakuum deutlich weniger Atome vorhanden sind. Im absoluten Vakkum theoretisch keine Atome. Die Botenteilchen/wellen müssen also weniger/keine Informationen verteilen und werden dadurch nicht gebremst. In bestimmten Medien kann man die Lichtgeschwindigkeit extrem stark abbremsen. Hier sind Eektronen bzw. deren Spins lokal tatsächlich schneller. Durch die Masse der Elektronen und deren Massendelatation ist es bis jetzt nicht denkbar, Elektronen auf absolute Lichtgeschwindigkeit zu bringen, da die Gravitationskraft nicht überwunden werden kann, so dass Photonen immernoch als schnellste "Teilchen" angesehene werden.


Eine absolute Lösung dieses Problems kann aber nicht gegeben wird, da man das Intermediärteilchen der Gravitation ( das postulierte Graviton) nicht nachweisen und die Gravitation nicht mit den 3 anderen Grundkräften zu einer "Weltformel" vereinigen kann. Wenigstens bis jetzt.

Alles andere wie Geschwindigkeit von freien Elektronen in Kupferleitern hat MontsyX schon geschrieben.
 
Zuletzt bearbeitet:
e=mc²
Und da Elektronen viel schwerer sind als Photonen, werden täglich hunderttausende Unschuldige von ihnen geradezu durchlöchert;-P
Für Prozessoren von morgen sind Spintronics viel interessanter, damit lassen sich zwar unter Laborbedingungen erst superprimitive Schaltungen herstellen, die auch noch extrem kurzlebig sind, aber vom Prinzip der Informationstechnik ändert sich nicht viel, es müssen keine Elektronen bewegt werden = wenig Energieaufwand = sehr wenig Verlustleistung = Sehr hohe Taktung.

Wenn es denn irgendwann in 10 bis 20 Jahren Funzt.
 
wieso habe ich bei diesem text bloss das gefühl, dass 3-4 mal den gleichen inhalt wiedergegeben wurde ohne weder die frage zu beantworten, wie das konkret umgesetzt noch wie das funktioniert...
 
Noch einmal zur Klarstellung:
Licht ist viel schneller als Elektronen. In einem Leiter bewegen sich Elektronen um ein paar mm oder cm pro Sekunde, also ganz gemütlich (natürlich abhängig von der Stromstärke...). Die Information bewegt sich allerdings mit nahezu Lichtgeschwindigkeit, der Leiter ist ja voll mit freien Elektronen die sich alle gleichzeitig bewegen. Als Modell kann man sich eine Röhre voller Murmeln vorstellen; schiebt man auf einer Seite mehr Murmeln hinein, so fallen auf der anderen Seite welche raus, auch ohne dass die einzelne Murmel eine hohe Geschwindigkeit hat.
 
@10:
wie wars wenn man ein elektron auf lichtgeschwindigkeit beschleunigt könnte ein schwarzes loch entstehen und alles vernichten(alles verschwindet in so einem raum zeit blabla)
 
@Peer:
Richtig!
Und die Signalgeschwindigkeit von Elektronen im Kupferleiter ist nahezu 300.000 km/s

Das heißt ich schiebe in meine 300.000 km lange Röhre vorne eine Murmel A rein und eine Sekunde später fällt hinten eine andere Murmel B Raus. Und dabei ist es völlig Wurst, dass alle Kugeln dazwischen sich gerade mal einen Millimeter bewegt haben.

Deswegen ist Datenübertragung mit Licht nicht schneller als mit Elektronen im Kupferkabel.
 
Bei der Signalgeschwindigkeit haben wir es ja auch wieder mit Photonen oder anderen Intermediärteilchen wie Gluonen zu tun. Elektronen können ansich überhaupt nichts ausser Daten zu speichern in Form von Energie und Spinzuständen und mit anderen Teilchen zu Wechselwirken. Aber genau darauf kommt es an. Bei Halbleiterbauelementen müssen Spannungen aufgebaut werden, um Schaltungen zu ermöglichen. Dies geschieht durch Veränderung der Ladungsverteilung bzw. durch Bewegung der einzelnen (!) Elektronen. Die Elektronengeschwindigkeit begrenzt die Schaltzeiten. Davor führt kein Weg dran vorbei.
Ich glaub, dass ist auch das Problem bei einigen. Wir haben es mit Halbleitertechnologie zu tun, die auf Ladungsverschiebung bzw. Elektronenbewegung beruht. Das ganze wird also durch die Schaltzeiten begrenzt und nicht durch die Signalgeschwindigkeit, was ich als Geschwindigkeit der Wechselwirkingen der vier Grundkräfte definiere.
Wenn man das ganze empirisch definiert als Zeitdifferenz von Signalinput zu - output, so ist ganz klar die Elektronengeschwindigkeit der limitierende Faktor. Dies würde sich mit opto-nanomechanischen Chips und Spintronics ändern, da hier keine Ladungsträger verschoben werden. Die Elektronengeschwindigkeit darf nicht mit der theoretisch möglichen Signalgeschwindigkeit verwechselt werden. Nach dem Motto, vorne eine Murmel rein, hinten eine Murmel raus, alles andere interessiert nicht.
Ich versuch es zu erklären:

@freddy-fresh: So ganz stimmt das nicht. Die Murmeln bewegen sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit. Wie Du schon sagtest z.B mit einem Murmelumfang pro Sekunde. Damit sind sie relativ langsam. Informationen werden aber über die Murmeln hinweg übertragen. Insofern muß man hier scharf Unterscheiden. Elektronen sind langsam, wenn sie wenig Energie haben und können auch nie nach der Relativitätstheorie Lichtgeschwindigkeit erreichen. Dein Gedankenexperiment beruht klar auf einem Denkfehler. Nehme man eine Kabelstrecke von 400000 km gefüllt mit Elektronen und man drückt am Anfang ein Elektron rein, kommt hinten eins raus und das Innerhalb einer Sekunde, dann wäre die Geschwindigkeit sogar größer als die Lichtgeschwindigkeit. Dem ist nicht so. Das einzelne Elektron bewegt sich nur ein kleines Stück. Man kann das Gesamtsystem auch als ein langes Rohr verstehen, das nur ein kleines Stück nach vorne geschoben wird. Durch die Trägheit der Masse, wird man bei diesem Experiment sogar starke Zeitverzögerungen haben, da wir es mit Beschleunigung und elastischen Stössen zu tun haben, so dass das Ende des Rohres nicht innerhalb von einer Sekunde nach von katapultiert wird sondern bedingt durch die Lichtgeschwindigkeit mindestens 1,3 Sekunden braucht.
Für Halbleitertechnologie müssen sich Elektronen bewegen. Die Gesamtgeschwindigkeit eines Systems wird bestimmt durch die kleinste Geschwindigkeit. Dies ist also der limitierende Faktor. Damit ein Elektron ein Spannungspotential aufbauen kann, muß es die Position um mehrere Angström ändern.
Zum Schluß noch eins: Ein elektrischer Stromfluss wird oft deswegen mit Lichtgeschwindigkeit angegeben, da sich im Gesamtsystem bzw. im Kabel über die Zeit hinweg keine Veränderung der Spannung also im weitesten Sinne auch keine Veränderung der Ladungsträgerposition ergibt. Damit haben wir wieder die Situation eines homogenen Systemes oder Rohres, dass Stück für Stück mit unterschiedlicher Frequenz nach vorne geschoben wird und der Anfang und das Ende, der Generator und der Endverbraucher, die Geschwindigkeit vorgibt. Dies ist aber nur ein Modell und definitiv falsch bei genauer Betrachtung. Das ganze beruht also auf einer Pseudolichtgeschwindigkeit, die aber für die hohe Signalgeschwindigkeit verantwortlich ist.

Bestes Beispiel für alle, die es nicht wahrhaben wollen: ein Blitz pflanzt sich über Ionen und Elektronen als Bewegung von Ladungsträgern fort. Selbst mit blossem Auge ist der Weg eines Blitzes noch zu erkennen.

Je nachdem wie man es dreht und wendet, die Datenübertragung ist mit Elektronen langsamer, da man über Halbleiter geht. Das Rohrmodel mit der Pseudolichtgeschwindigkeit impliziert zwar eine relativ hohe Geschwindigkeitsübertragung, aber die Trägheit der Elektronen bremst auch diese stark aus, im Höchstfalle rechne ich mit 200000 km/s. (obwohl, dass natürlich schon sehr schnell ist).

Es haben also im weitesten Sinn alle recht gehabt, nur muß man vielleicht auch mal deutlicher machen, was man überhaupt meint.
 
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Wär bei dem makroskopischen Rohrmodell die Impulsgeschwindigkeit nicht maximal die Schallgeschwindigkeit in diesem Medium?
 
@12: Nur fürs Protokoll: Die Lichtgeschwindigkeit ist laut Einstein ABSOLUT, sprich sie ändert sich nie. Einsteins Relativitätstheorie beschreibt, nicht Licht ändert die Geschwindigkeit, sondern die Zeit. kommt uns Licht also langsamer vor, so vergeht in dem Medium die Zeit langsamer als bei uns.

Nur weil ein Teilchen keine Masse hat, heist es nicht unbedingt, dass es nicht Existiert. Photonen sind masselose Teilchen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Laut der Formel E=mc² ergibt sich aber, dass es durch seine hohe Geschwindigkeit Masse erhält (Es ist Energiegeladen & C² ist eine Konstante, daher kommt bei der Formel für m ein Wert > 0 heraus.

Des weiteren geht man in der Modernen Physik auch nicht mehr von Teilchen oder Wellen aus. "Teilchen" & "Wellen" sind Begriffe, die der Mensch geschaffen hat, um einem Phänomen das er beobachtet hat einen Namen zu geben, doch ist die Natur nicht gezwungen, sich daran zu halten ;). Man geht davon aus, dass beides Ein & das Selbe ist (Nachweis: siehe Doppelspalt - Experiment)

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