Р. Назмитдинов, сотрудник Лаборатории теоретической физики имени Боголюбова Объединённого института ядерных исследований (Дубна), показал на теоретической модели, что полупроводниковое кольцо можно превратить в переключатель тока. Управлять им предлагается терагерцовым излучением (диапазон между инфракрасным светом и радиоволнами), а не проводами и магнитным полем.
Новое здесь в способе управления. Электрон проходит кольцо сразу по двум путям, и на выходе эти две волны складываются. Терагерцовое излучение меняет то, как электроны движутся в кольце, и сдвигает фазы этих волн. Поэтому кольцо сделано несимметричным: одна его часть в три раза длиннее другой. В симметричном кольце обе волны сдвигались бы одинаково, и ничего бы не менялось. На входе и выходе стоят ферромагнитные контакты (магнитные электроды). В зависимости от сдвига фаз они либо полностью запирают ток, либо пропускают его. Ток переключается за счёт сложения волн, то есть интерференции, а не за счёт фильтра.
По расчётам, полное запирание наступает при интенсивности излучения около 71 Вт/см². При этом самой высокой чувствительности к полю модулятор достигает при гораздо меньших интенсивностях, до 5 Вт/см².
Отдельно автор оценил, можно ли получить нужное поле на практике. Предлагается поместить кольцо в зазор шириной 400 нм между металлическими контактами. Такой зазор работает как антенна и усиливает поле примерно в 5,8 раза. Длина волны излучения с энергией кванта около 6 мэВ составляет примерно 0,2 мм, так что зазор примерно в 500 раз уже её. С антенной нужные условия, по оценке автора, достигаются при 65–75 Вт/см². Без неё потребовались бы мощности на два порядка выше, с риском перегрева.
Это теоретическая работа: модель с реалистичными параметрами, но экспериментального образца нет. Устройство должно сохранять работоспособность при температурах до 100 милликельвинов, то есть всего в десятой доле градуса от абсолютного нуля. Автор видит в схеме путь к быстрым бесконтактным логическим элементам, где спином управляет свет. Работа опубликована в журнале «Письма в ЖЭТФ».
