Stworzono fotoniczny procesor obliczeniowy. Nawet 300 razy szybszy od standardowego układu scalonego!

Naukowcy stworzyli pierwszy na świecie ultraszybki fotoniczny procesor obliczeniowy wykorzystujący zjawisko polaryzacji. Brzmi bardzo skomplikowanie, ale do czego tak właściwie się przyda?
Przełomowy procesor stworzony przez naukowców z Oksfordu
Przełomowy procesor stworzony przez naukowców z Oksfordu

O postępach w świecie komputerów słyszymy co chwilę, a największe nadzieje wiąże się z komputerami kwantowymi. Teraz naukowcy z Uniwersytetu Oksfordzkiego opracowali metodę wykorzystującą polaryzację światła do maksymalizacji gęstości zapisu informacji i stworzenia procesora obliczeniowego. Szczegóły opisano w Science Advances.

Sterowanie światłem

Światłowody wykorzystują ciekawą cechę światła, czyli fakt, że różne długości fal świetlnych nie oddziałują na siebie. Można to wykorzystać do przenoszenia równoległych strumieni danych. Różne polaryzacje (stopnie uporządkowania fal) światła także nie wpływają na siebie. Każdą polaryzację można wykorzystać jako niezależne medium komunikacyjne – choćby do budowy procesorów.

Wszyscy wiemy, że przewaga fotoniki nad elektroniką polega na tym, że światło jest szybsze i bardziej funkcjonalne w dużych szerokościach pasma. Naszym celem było więc pełne wykorzystanie tych zalet fotoniki w połączeniu z przestrajalnym materiałem, aby zrealizować szybsze i gęstsze przetwarzanie informacji.June Sang Lee z Wydziału Materiałów Uniwersytetu Oksfordzkiego

Naukowcy stworzyli nanokable HAD (hybridized-active-dielectric), czyli materiały szkliste, które wykazują zmienne właściwości materiałowe po naświetleniu impulsami światła. Każdy nanodrut reaguje inaczej na określony kierunek polaryzacji, a to może być wykorzystywane do jednoczesnego przetwarzania informacji. Zależność tę wykorzystano do stworzenia pierwszego fotonicznego procesora obliczeniowego opartego o polaryzacji światła.

Takie procesory są znacznie szybsze od najwydajniejszych krzemowych obecnych w najlepszych superkomputerach. Szybkość obliczeń jest większa, gdyż nanokable HAD są sterowane nanosekundowymi impulsami optycznymi. To sprawia, że opracowany układ jest nawet 300 razy szybszy od istniejących procesorów elektronicznych.

Czytaj też: Procesory z tworzyw sztucznych alternatywą dla krzemowych? Naukowcy wyszukali tani zamiennik

Naukowcy z Uniwersytetu Oksfordzkiego od ponad dekady poszukują możliwości wykorzystania światła jako środka do obliczeń. Cel ten jest coraz bliższy realizacji.

To dopiero początek tego, co chcielibyśmy zobaczyć w przyszłości, czyli wykorzystania wszystkich stopni swobody, jakie oferuje światło, w tym polaryzacji, do radykalnego zrównoleglenia przetwarzania informacji. Prace są zdecydowanie na wczesnym etapie – nasze szacunki dotyczące prędkości wymagają jeszcze badań, które zweryfikują je eksperymentalnie – ale są to niezwykle ekscytujące pomysły łączące elektronikę, materiały nieliniowe i informatykę. Jest wiele ciekawych perspektyw, nad którymi warto pracować, a to zawsze jest świetne miejsce do pracy!Prof. Harish Bhaskaran z Uniwersytetu Oksfordzkiego