Po prvi put ikad, znanstvenici su pohranili svjetlosne informacije kao zvučne valove na računalnom čipu – nešto što znanstvenici uspoređuju s hvatanjem munje kao grmljavine.
I dok to može zvučati pomalo čudno, ova pretvorba je ključna ako ikad želimo zamijeniti trenutna, neučinkovita računala sa svjetlosnim računalima koji podatke prenose brzinom svjetlosti.
Svjetlosna ili fotonska računala imaju potencijal da budu najmanje 20 puta brži od vašeg laptopa, a da i ne spominjemo činjenicu da neće proizvoditi toplinu ili gutati energiju kao postojeći uređaji.
Ovo je tako zato što, u teoriji, svjetlosna računala obrađuju podatke u obliku fotona umjesto elektrona.
Kažemo u teoriji zato što, usprkos kompanijama poput IBM-a i Intela koje se bave svjetlosnim računalima, prijelaz je u teoriji jednostavan, ali ne i u praksi.
Kodiranje informacija u fotone je jednostavno – to već radimo kad informacije šaljemo optičkim vlaknima.
Ali, pronaći način da računalni čip uspije primiti i obraditi informacije spremljene u fotonima je problematično zbog jedne stvari koja i čini svjetlost tako privlačnom: jednostavno je prebrza da bi ju postojeći mikročipovi mogli čitati.
Ovo je razlog zbog kojeg se svjetlosne informacije koje lete internetskim kablovima pretvaraju u spore elektrone. Ali bolja alternativa bila bi usporiti svjetlost i pretvoriti ju u zvuk.
Upravo to je ono što su znanstvenici sa Sveučilišta u Sydneyju u Australiji učinili.
„Informacija u našem čipu u akustičnom obliku se prenosi po brzini pet redova veličine sporije nego u optičkoj domeni“, rekla je nadzornica projekta Birgit Stiller.
„To je kao razlika između groma i munje.“
To znači da bi računala mogla imati koristi od podataka koje dostavlja svjetlost – visoke brzine, bez topline koju uzrokuje elektronički otpor, i bez smetnji elektromagnetskog zračenja – ali također bi moglo usporiti podatke dovoljno da računalni čipovi mogu s njima napraviti nešto korisno.
„Kako bi svjetlosna računala postala komercijalna stvarnost, fotonski podaci na čipu moraju biti usporeni kako bi mogli biti obrađeni, preusmjereni, spremljeni i pristupačni“, rekao je jedan istraživač iz tima, Moritz Merklein.
„Ovo je važan korak naprijed u polju obrade optičkih informacija jer ovaj koncept ispunjava sve potrebe za trenutne i buduće generacije sustava optičke komunikacije“, dodao je drugi član tima, Benjamin Eggleton.
Tim je ovo uspio razvojem memorijskog sustava koji precizno prenosi između svjetlosnih i zvučnih valova na fotonski mikročip – tip čipa koji će se koristiti u svjetlosnim računalima.
Možete vidjeti kako to funkcionira u animaciji:
Prvo, fotonska informacija ulazi u čip kao puls svjetlosti (žuto), gdje međusobno djeluje s pulsom „pisanja“ (plavo), stvarajući akustični val koji pohranjuje podatke.
Drugi puls svjetlosti, koji se zove puls „čitanja“ (plavo), zatim pristupa ovim zvučnim podacima i prenosi ih još jednom kao svjetlost (žuto).
Dok neometana svjetlost prolazi kroz čip u 2-3 nanosekunde, jednom pohranjena kao zvučni val, informacija može ostati na čipu do 10 nanosekundi, dovoljno dugo da se može prihvatiti i obraditi.
Činjenica da je tim uspio pretvoriti svjetlost u zvučne valove ne samo da ju je usporila, nego je i dohvat podataka puno precizniji.
I, za razliku od prethodnih pokušaja, sustav je radio na znantnoj širini frekvencijskog pojasa.
„Izgradnja akustičnog pufera unutar čipa poboljava našu sposobnost kontrole informacija i do nekoliko redova veličine“, rekao je Merklein.
„Naš sustav nije ograničen na usku širinu pojasa. Suprotno dosadašnjim sustavima, ovo nam omogućava pohranu i dohvat informacija na više valnih duljina istovremeno, znatno povećavajući učinkovitost uređaja“, dodala je Stiller.
Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature Communications.
