Вперше в історії вчені зберегли на комп’ютерному чіпі світлову інформацію у вигляді звукових хвиль – дослідники порівнюють це із фіксацією блискавки у вигляді грому.
Хоча це може здаватися дивним, але таке відкриття має вирішальне значення, коли мова заходить про перехід від наших нинішніх неефективних електронних комп’ютерів до комп’ютерів, які здатні передавати дані зі швидкістю світла. Світлові або фотонні комп’ютери можуть працювати як мінімум в 20 разів швидше, ніж традиційні ПК. До того ж, вони не будуть виділяти тепло або споживати велику кількість електроенергії, як існуючі пристрої. Це обумовлено тим, що вони, теоретично, будуть обробляти дані у вигляді фотонів замість електронів.
Ми говоримо «теоретично» оскільки, незважаючи на те, що IBM, Intel та деякі інші вже давно працюють над фотонними обчисленнями, про такий перехід легше сказати, ніж здійснити його. Кодувати інформацію в фотони досить просто – ми вже робимо це в оптоволоконних мережах. Основна складність полягає в тому, як змусити процесор виокремлювати і обробляти інформацію, що зберігається у вигляді фотонів – справа в тому, що існуючі мікрочіпи занадто повільні для такого завдання.
Ось чому світлова інформація (у вигляді фотонів), яка передається по оптоволокну, в даний час перетворюється в повільніші електрони. Але найкращою альтернативою було б уповільнення світла і перетворення його в звук. І саме це зробили дослідники з університету Сіднея в Австралії.
«– Інформація на чипі в акустичній формі переміщається зі швидкістю на 5 порядків повільніше, ніж в оптичній формі», – зазначив керівник проекту Бірджу Стіллер (Birgit Stiller). – Це як різниця у часі між блискавкою і громом».
Це означає, що комп’ютери отримають всі переваги доставки даних зі швидкістю, близькою до швидкості світла, відсутністю виділення тепла, що викликається електричним опором, і відсутністю радіоперешкод від електромагнітного випромінювання. Але найважливіше те, що цей обмін даними буде загальмований настільки, що комп’ютерні процесори зможуть обробляти їх і виконувати корисні операції.
Як пояснила Моріц Мерклейн (Moritz Merklein), один з дослідників університету в Сіднеї, щоб комп’ютери на основі світла стали комерційно можливими, дані у вигляді фотонів на чіпі потрібно сповільнювати. Тоді їх можна було б обробляти, маршрутизувати, зберігати та вилучати. Крім того, це важливий прогрес в області обробки оптичної інформації, оскільки така концепція задовольняє всі вимоги сучасних і майбутніх систем оптичного зв’язку.
Команда змогла отримати революційні результати, розробивши систему пам’яті, яка точно передає дані між світловими і звуковими хвилями на фотонний мікрочіп. Саме такий чіп буде використовуватися в фотонних комп’ютерах. Як це працює можна побачити у відео:
Спочатку фотонна інформація надходить в чіп як світловий імпульс (жовтий), де взаємодіє з імпульсом «запису» (синій), створюючи звукову хвилю, яка зберігає дані. Інший світловий імпульс – імпульс «зчитування» (синій) – потім отримує доступ до цих звукових даних і знову передається в формі світлових хвиль (жовтий).
І якщо інформація у вигляді світлових хвиль буде проходити через чіп за 2-3 наносекунди, то після конвертації в звукову хвилю на чіпі може залишатися до 10 наносекунд інформації, чого достатньо для вилучення і обробки даних.
Вчені змогли перетворити світло в звукові хвилі, не тільки уповільнивши його, але і зробивши вибірку даних більш точною. І, на відміну від попередніх спроб, система працює в широкій пропускній смузі.
Побудова акустичного буфера всередині чіпа у багато разів покращує можливість контролювати інформацію. Крім того, нова система не обмежується вузькою смугою пропускання. Тому вона дозволяє одночасно зберігати і отримувати інформацію на різних довжинах хвиль, значно збільшуючи ефективність пристрою.
БІЛЬШЕ ЦІКАВОГО:
Джерело: ScienceAlert