Az új optikai tranzisztor akár 1000-szer gyorsabb

Az új optikai tranzisztor akár 1000-szer gyorsabb, a lehető legalacsonyabb kapcsolási energiával. Az IBM és az oroszországi Skolkovo Tudományos és Technológiai Intézet (Skoltech) által vezetett kutatócsoport rendkívül energiatakarékos optikai kapcsolót hozott létre. Ez helyettesítheti az elektronikus tranzisztorokat a számítógépek új generációjában.

energiatakarékos optikai kapcsoló

Ma a modern elektronikus számítástechnika a számítások elvégzéséhez tranzisztorokon keresztül mozgó elektronokat használ. Az elkövetkező években azonban a számítógépek egy teljesen új osztálya jelenhet meg, amely elektronok helyett fotonokat (fényt) használ, amelyek gyorsabban mozognak és szűkebb helyre pakolhatók. Az optikai tranzisztorokat már bemutatták a laboratóriumban, és egy nap talán egész optikai számítógépek válhatnak mindennapossá - ami nagyságrendekkel nagyobb feldolgozási sebességet tesz lehetővé, miközben alig vagy egyáltalán nem termel hőt.

A jelenlegi optikai technológiának azonban vannak hátrányai. Bár nagy távolságokra kiváló (például az optikai szálas adatátvitelben), rövid távolságokon gyorsan veszít energiát az elektronokkal szemben. A fény jelenleg 3 m-es vagy annál nagyobb távolságon jobb, ami egy asztali számítógép vagy laptop esetében meglehetősen nagy és nem praktikus. Ezen a héten egy új optikai eszközre derült fény, amely annyira energiatakarékos, hogy a kapcsoláshoz mindössze néhány fotonra van szükség.

A közvetlen energiatakarékosság mellett a kapcsoló nem igényel hűtést, és szobahőmérsékleten működik. Másodpercenkénti 1 billió művelettel akár 1000-szer gyorsabb, mint a mai csúcstranzisztorok. Az áttörést a Nature című folyóiratban tették közzé. "Valójában a Skoltech laboratóriumaiban egyetlen fotonnal elértük a kapcsolást szobahőmérsékleten" - tette hozzá Pavlos Lagoudakis professzor, aki a Skoltech hibrid fotonikai laboratóriumát vezeti. "Ennek ellenére még hosszú út áll előttünk, amíg egy ilyen elvi bizonyítékot egy teljesen optikai társprocesszorban hasznosítani lehet."

Mivel egy foton a természetben létező legkisebb fényrészecske, az energiafogyasztás tekintetében ezen túl már tényleg nincs sok lehetőség a javulásra. A legtöbb modern elektromos tranzisztornak több tízszer több energiára van szüksége a kapcsoláshoz, és azok, amelyek egyetlen elektront használnak hasonló hatásfok eléréséhez, sokkal lassabbak. Ráadásul, mivel az új kapcsoló kényelmesen, normál szobahőmérsékleten működik, elkerülhető a terjedelmes hűtőberendezések szükségessége, amelyek egyébként energiát fogyasztanának, és az üzemeltetési költségekbe is beleszámítanának.

Az eszköz két lézerre támaszkodik, hogy állapotát "0"-ra vagy "1"-re állítsa, illetve hogy ezek között váltogasson. A kutatók számos finomítást alkalmaztak az alacsony energiafogyasztás biztosítása érdekében - többek között a félvezető polimer molekuláinak apró rezgéseit használták ki; pontosan meghatározták az optimális hullámhosszt a lézerük hangolásához, és egy új mérési sémát alkalmaztak, amely lehetővé teszi az egyszeri lövéses detektálást; valamint elnyomták az eszköz "háttérsugárzásából" származó zajt.

A dolgok nagyobb összefüggésében a kutatók úgy tekintenek az új kapcsolójukra, mint az elmúlt évek során összeállított, egyre bővülő, teljesen optikai komponensekből álló eszköztáruk egyik tagjára. Többek között tartalmaz egy alacsony veszteségű szilícium hullámvezetőt, amely az optikai jeleket a tranzisztorok között oda-vissza továbbítja. Ezen alkatrészek fejlesztése egyre közelebb visz minket a teljes optikai számítógépek tömeggyártásához, amelyek elektronok helyett fotonokat manipulálnának, ami sokkal jobb teljesítményt és alacsonyabb energiafogyasztást eredményezne.

#energiatakarekos-optikai-kapcsolo

By Admin, 2021/10/8