Нові мікросхеми перетворюють дані зі світлових хвиль в звукові хвилі
Світло і звук
Вперше цифрова інформація у вигляді світлових хвиль була перетворена в звукові хвилі і поміщена в мікрочип. Процес перетворення уповільнює збережену інформацію, що спрощує управління в фотонних схемах, які розробляються для використання в мікрочипах, які керують даними з використанням світла замість електронів.
Цей перший в світі було виконано групою дослідників з університету Сіднея під керівництвом докторанта Моріца Мерклеіна і доктора Біргіта Стіллера з їх дослідженнями, опублікованими в журналі Nature Communications. Merklein і Stiller знаходяться в Центрі передового досвіду ARC для ультрашірокополосних пристроїв для оптичних систем (CUDOS), і команда використовувала Центр лазерної фізики Австралійського національного університету для розробки мікрочипа.
Д-р Біргіт Стіллер (зліва) і Моріц Мерклейн (праворуч) в Нанонаучном університеті Університету Сіднея. Зображення: Луїза Коннор / Сіднейський університет
Світло надзвичайно корисний, коли мова заходить про переміщення інформації на великій відстані, але її неперевершена швидкість також шкідлива, оскільки це ускладнює обробку комп'ютерної та телекомунікаційної системами, що зберігається. Швидкість не корисна, якщо інформація не може бути оброблена.
Ось чому звукові хвилі, або, скоріше, перехід від світла до звукових хвиль, працюють так добре. Цей процес уповільнює передачу інформації до тих пір, поки вона не буде оброблена, перш ніж вона буде перетворена назад в світлові хвилі і відправлена на її шляху.
«Інформація в нашому чипі в акустичній формі переміщається зі швидкістю на п'ять порядків повільніше, ніж в оптичній області», - сказав Стіллер. «Це схоже на різницю між громом і блискавкою».
Більш ефективним
Традиційні електронні пристрої, що використовуються в телекомунікаційних і оптоволоконних мережах, уразливі до перешкод і здатні створювати надмірне тепло і використовувати занадто багато енергії. Впровадження світлових і звукових хвиль на фотонному мікрочіпі усуває ці проблеми - фотони несприйнятливі до електромагнітних завад, і немає електричного опору для виробництва тепла. Крім того, з цим процесом загальна ширина смуги пропускання збільшується, і дані завжди можуть переміщатися зі швидкістю світла.
«Наша система не обмежується вузькою смугою пропускання», - додав Стіллер. «Таким чином, на відміну від попередніх систем, це дозволяє нам одночасно зберігати і отримувати інформацію на декількох довжинах хвиль, значно збільшуючи ефективність пристрою».
Директор CUDOS і професор Бенджамін Егглтон, співавтор дослідження, сказав, що ця робота знаменує собою важливий крок вперед в області оптичної обробки інформації, заявивши: «Ця концепція задовольняє всім вимогам до систем оптичного зв'язку поточного і майбутнього покоління».
Комп'ютерні системи будуть продовжувати рости все більше і швидше, але кількість тепла, створюваного просунутими пристроями, ускладнює їх використання та обслуговування. Однак успішний розвиток фотонних чіпів спонукало такі компанії, як IBM і Intel, вивчити можливість використання таких чіпів в своїх системах. Сподіваюся, що, коли комп'ютери стануть більш потужними, інші компанії, такі як Microsoft, в кінцевому підсумку будуть робити те ж саме, якщо тільки не будуть мати відсутні апаратні засоби.
Література: Еурекалерт, Сіднейський університет
