Ученые смогли сохранить на микрочипе оптические данные в виде звуковых волн

Успех австралийских ученых может значительно повлиять на развитие компьютерной индустрии

Москва. 18 сентября. INTERFAX.RU - Ученым из Сиднейского университета в Австралии удалось сохранить световую информацию в форме звуковых волн на компьютерном оптическом чипе. О результатах своего опыта исследователи написали в журнале Nature Communications, в адаптированном виде о нем сообщает Science Alert.

На сегодняшний день не существует технологии хранения информации в оптических чипах. В связи с этим полученный результат представляет собой большой шаг на пути к компьютерам, где данные будут способны передаваться со скоростью света. Такие ноутбуки, обрабатывая информацию в виде фотонов, а не электронов, смогут работать в 20 раз быстрее, чем сегодняшние, не выделяя при этом тепла и не потребляя энергии.

Используемая сегодня вычислительная техника основана на движении электронов. Хотя современные электронные компьютеры достаточно мощные, они потребляют много энергии и греются. Некоторые ученые полагают, что новое поколение вычислительной техники будет основано на оптике и движении фотонов вместо электронов.

Уже можно закодировать информацию в фотонах, но по-прежнему трудно сделать так, чтобы компьютерный чип мог извлекать и обрабатывать информацию, содержащуюся в них. Причина состоит в том, что скорость фотонов слишком высока, чтобы существующие микрочипы успели ее обработать.

Авторы новой работы предложили хранить информацию в оптических чипах с помощью преобразования оптических сигналов в акустические колебания.

"Информация в нашем чипе в акустической форме перемещается со скоростью на пять порядков медленнее, чем в оптической сфере", - говорит руководитель проекта Биргит Стиллер. - Это как разница между громом и молнией".

Это означает, что компьютеры могут характеризоваться преимуществами, которые обеспечивают световые скорости, отсутствием тепловыделения, отсутствием помех от электромагнитного излучения, но, кроме этого, могут замедлить эти данные настолько, чтобы компьютерные чипы могли извлечь из них что-то полезное.

"Чтобы компьютеры на основе фотонов стали коммерческой реальностью, данные, попадающие на чип, нужно замедлить настолько, чтобы их можно было обработать, маршрутизировать, сохранить и получать к ним доступ", - сказала исследователь Мориц Мерклейн.

"Это прорыв в области обработки оптической информации, поскольку эта концепция удовлетворяет всем требованиям современных и будущих систем оптической связи", - добавил член исследовательской команды Бенджамин Эгглтон.

Схематичный принцип работы фотонного микрочипа, состоящего из волноводов для света, представлен наглядно в виде анимации в видеоролике.

На видео видно, как входной импульс фотона с данными (желтый) посылается в волновод с левой стороны. "Пишущий" фотон (синий) заходит на волновод справа. В результате происходит бриллюэновское рассеяние света и фотоны преобразуются в фононы - акустические колебания решетки материала, уточняет N+1. После этого можно выполнить обратное преобразование, послав в волновод новый световой импульс - на видео к фонону спешит "считывающий "фотон (синий), который получает доступ к звуковым данным и передает их далее уже как фотон света (желтый).

Если фотон способен беспрепятственно пройти через витки чипа за 2-3 наносекунды, то в случае сохранения в виде звука информация может оставаться на чипе до 10 наносекунд, что достаточно для ее получения и обработки.

Построение акустического буфера внутри чипа улучшает способность контролировать информацию на несколько порядков, утверждают авторы работы.

"Наша система не ограничивается только полосой пропускания, поэтому, в отличие от предыдущих систем, это позволяет нам одновременно сохранять и получать информацию на нескольких длинах волн, что значительно увеличивает эффективность устройства", - добавил руководитель проекта.