Ученые создали световое устройство, способное тягаться по производительности с кремниевыми чипами

Темппрогресса постепенно замедляется, и именно поэтому человечеству нужна какая-нибудь прорывная технология. Именно ею могут стать фотонные вычисления - технология, позволяющая использовать вычислительные приборы, работающие на свету.

Первые крупные шаги в этом направлении недавно сделала группа ученых, спонсируемая японской телекоммуникационной компанией Nippon Telegraph and Telephone Corporation. Исследователи смогли создать световой чип, который опережает по производительности традиционные кремниевые.

Скорее всего,в следующем десятилетии фотонные вычисления будут работать в контексте преобразования электрического сигнала в свет. К примеру, электрический сигнал поступит в преобразователь электричества в свет, затем проходящий через преобразователь света в электрический сигнал, который преобразуется в поток информации. Основной трудностью в этой области являются крайне высокое энергопотребление и необходимость прохождения сигналов через множество преобразователей. Лучше всего с этими задачами справлялось оптоволокно, да и сейчас оно остается самой коммерчески успешной технологией, связанной с передачей света.

Тем не менее, у ученых получилось создать новое устройство, опережающее кремниевые чипы по производительности и имеющее более низкое, по сравнению с кремнием, энергопотребление.

Устройство является первым в мире транзистором типа Свет-Электричество-Свет (O-E-O), которое, к тому же, довольно универсально - оно может использоваться как оптический переключатель, преобразователь волны или ретранслятор. Состоит транзистор из двух частей. Первой является электро-световой модулятор (E-O), пропускная способность которого составляет 40 ГБ/c, а энергопотребление - всего 42 аттоджоуля за бит, что в разы меньше всех остальных устройств такого рода. Вторая часть устройства - фоторесивер (O-E) с пропускной способностью в 10 ГБ/c и энергопотреблением в 1.6 фемтоджоулей за бит. Фоторесивер транзистора - первое устройство подобного рода, которое не использует усилитель, что значительно снижает энергопотребление.

Получилось это у ученых при помощи особого фотонного кристалла, который представляет собой кусок кремния с множеством отверстий, расположенных так, что проходящий через них свет, в конечном итоге, блокирует путь самому себе. Если же преградить путь свету, то он начинает следовать по отведенному пути, и абсорбируется светопоглощающим материалом, который превращает свет в электронный сигнал. Работает это устройство и наоборот.

Трудно даже объяснить, насколько это исследование важно. Сейчас фотонные вычисления используются только в дата-центрах для передачи данных на большие расстояния (от 500 м до 10 км).

Тем не менее, технология, пока что, только начала развиваться. Возможно понадобится около десяти лет, чтобы оптические вычисления стали обыденностью.


i2HARD.Youtube