Naast directe energiebesparing vereist de switch geen koeling en werkt hij met 1 biljoen operaties per seconde, hij is tussen de 100 en 1,000 keer sneller dan de huidige commerciële transistors.
Het apparaat vertrouwt op twee lasers om de status in te stellen op "0" of "1" en om ertussen te schakelen. Een zeer zwakke controlelaserstraal wordt gebruikt om een andere, helderdere laserstraal aan of uit te zetten. Er zijn maar een paar fotonen nodig in de controlestraal, vandaar het hoge rendement van het apparaat.
De omschakeling vindt plaats in een microholte - een 35 nanometer dun organisch halfgeleidend polymeer ingeklemd tussen sterk reflecterende anorganische structuren. De microholte is zo gebouwd dat binnenkomend licht zo lang mogelijk binnen blijft om de koppeling met het materiaal van de holte te bevorderen.
Deze licht-materie koppeling vormt de basis van het nieuwe apparaat. Wanneer fotonen sterk koppelen aan gebonden elektron-gatparen - ook wel excitonen genoemd - in het materiaal van de holte, geeft dit aanleiding tot kortlevende entiteiten die exciton-polaritonen worden genoemd, een soort quasideeltjes in het hart van de werking van de schakelaar.
Wanneer de pomplaser - de helderste van de twee - op de schakelaar schijnt, creëert dit duizenden identieke quasideeltjes op dezelfde locatie, waarbij het zogenaamde Bose-Einstein-condensaat wordt gevormd, dat de "0" en "1" logische toestanden van het apparaat.
Om tussen de twee niveaus van het apparaat te schakelen, gebruikte het team een controlelaserpuls die het condensaat kort voor de aankomst van de pomplaserpuls zaaide. Als gevolg hiervan stimuleert het de energieomzetting van de pomplaser, waardoor de hoeveelheid quasideeltjes bij het condensaat wordt verhoogd. De grote hoeveelheid deeltjes daarin komt overeen met de "1" -status van het apparaat.
De onderzoekers gebruikten verschillende aanpassingen om een laag stroomverbruik te garanderen: ten eerste werd efficiënt schakelen geholpen door de trillingen van de halfgeleidende polymeermoleculen.
De truc was om de energiekloof tussen de gepompte toestanden en de condensaattoestand af te stemmen op de energie van een bepaalde moleculaire vibratie in het polymeer.
Ten tweede slaagde het team erin de optimale golflengte te vinden om hun laser op af te stemmen en implementeerde een nieuw meetschema dat single-shot condensaatdetectie mogelijk maakt.
Ten derde werden de controlelaser die het condensaat zaaide en het detectieschema op elkaar afgestemd op een manier die de ruis van de "achtergrond" -emissie van het apparaat onderdrukte.
Deze maatregelen hebben het signaal-ruisniveau van het apparaat gemaximaliseerd en voorkomen dat een teveel aan energie wordt geabsorbeerd door de microholte, die alleen zou dienen om het op te warmen door moleculaire trillingen.