Computerul optic: Cercetătorii au reusit să stocheze informația optică sub formă de unde sonore într-un microcip fotonic

Pentru prima dată, oamenii de știință au reuşit să stocheze informații pe bază de lumină sub formă de unde sonore într-un cip de computer. Aşa cum afirmă cercetătorii, această realizare este comparabilă cu captarea fulgerului sub forma tunetului.

Chiar dacă poate părea ciudat, această conversie este esenţială dacă ne dorim să trecem de la calculatoarele electronice actuale la computerele optice care transferă date cu viteza luminii.

Computerele pe bază de lumină sau computerele optice au potențialul să fie de cel puţin 20 de ori mai rapide decât calculatoarele actuale, în condiţiile în care acestea nu vor mai degaja căldură şi vor avea un consum de energie mult mai mic decât cel al computerelor existente. Acest lucru se datorează faptului că funcţionarea acestor calculatoare se bazează pe utilizarea fotonilor în loc de electroni.

Chiar dacă tehnologia transmiterii informațiilor cu ajutorul fotonilor există din momentul apariţiei fibrei optice, găsirea unei modalități prin care un cip de computer poate primi și procesa informații stocate în fotoni este dificilă. Acest lucru se datorează mai ales dificultăţilor legate de citirea acestor date în interiorul cipurilor actuale, care nu pot citi datele transmise prin intermediul fotonilor care se deplasează cu viteza luminii.

Acesta este motivul pentru care informația transmisă pe cale optică, care circulă prin cablurile de Internet, este în prezent convertită în informaţie transferată prin intermediul electronilor mult mai lenți.

O alternativă mai bună ar fi reducerea vitezei luminii și conversia luminii în sunet și exact acest lucru au făcut cercetătorii de la University of Sydney din Australia.

„Informația sub formă acustică din cipul nostru se deplasează cu o viteză de cinci ordine de mărime mai mică decât cea din ​​domeniul optic”.

„Este ca și diferența dintre tunet și fulger”, a declarat cercetătorul Birgit Stiller.

Microcip fotonic. Credit: University of Sydney

Acest lucru înseamnă că transferul datelor în interiorul cipurilor din computere s-ar putea realiza cu ajutorul luminii, ceea ce înseamnă viteze mai mari de transfer, fără degajarea de căldură provocată de rezistența electrică a cipurilor și fără interferențe de la radiațiile electromagnetice.

„Pentru ca computerele fotonice să devină o realitate comercială, viteza de transfer a datelor în interiorul cipurilor trebuie să fie încetinită pentru ca acestea să poată fi prelucrate şi stocate”, a declarat Moritz Merklein, un membru al echipei de cercetare.

„Acesta este un pas important în domeniul prelucrării informaţiei optice, deoarece acest concept îndeplineşte toate cerinţele pentru realizarea unor sisteme avansate de comunicaţii optice”, a adăugat Benjamin Eggleton, un alt membru al echipei de cercetare.

Cercetătorii au dezvoltat o memorie care utilizează lumina şi undele sonore pentru stocarea datelor. Aceasta a fost integrată în interiorul unui microcip fotonic, adică un tip de cip care va fi utilizat în viitoarele calculatoare optice.

Puteți vedea cum funcționează acest cip de memorie în clipul video de mai jos:

Mai întâi, informaţia fotonică intră în cip ca un puls de lumină (galben) şi interacționează cu un puls de „scriere” (albastru), producând o undă acustică care stochează datele.

Un alt puls de lumină, denumit puls de „citit” (albastru), accesează aceste date acustice și le transmite din nou sub formă de lumină (galben).

În timp ce lumina trece prin cip, în aproximativ 2 până la 3 nanosecunde, informaţia transmisă este stocată ca undă sonoră şi aceste date pot rămâne în cip până la 10 nanosecunde, adică un timp suficient de lung pentru a fi preluată și prelucrată.

Spre deosebire de alte încercări anterioare, lățimea de bandă a acestui cip de memorie este mult mai mare.

„Construirea unui buffer acustic în interiorul cipului ne-a permis să controlăm mult mai bine transferul datelor”, a declarat Merklein.

„Memoria realizată de noi nu este limitată la o lățime de bandă îngustă, astfel încât, spre deosebire de alte încercări anterioare, putem să stocăm și să preluăm informații pe mai multe lungimi de undă simultan, ceea ce măreşte în mare măsură eficiența acesteia”, a adăugat Stiller.

Cercetarea a fost publicată în Nature Communications.

Sursă: Science Alert