Pierwszy na świecie ultraszybki optyczny procesor obliczeniowy wykorzystujący polaryzację

W artykule opublikowanym dzisiaj w postęp naukowyNaukowcy z Uniwersytetu Oksfordzkiego opracowali metodę, która wykorzystuje polaryzację światła do maksymalizacji gęstości przechowywania informacji i wydajności obliczeniowej przy użyciu nanoprzewodów.

Światło ma właściwość możliwą do wykorzystania — różne długości fal światła nie oddziałują ze sobą — właściwość, którą światłowody wykorzystują do przesyłania równoległych strumieni danych. Podobnie różne polaryzacje światła również nie oddziałują ze sobą. Wszystko polaryzacja Może być używany jako niezależny kanał informacyjny, umożliwiając przechowywanie większej ilości informacji w wielu kanałach, co znacznie zwiększa gęstość informacji.

„Wszyscy wiemy, że przewaga fotoniki nad elektroniką polega na tym, że światło jest szybsze i wydajniejsze na dużych szerokościach pasma. Dlatego naszym celem było pełne wykorzystanie zalet fotoniki, które łączą się z materiałami regulowanymi, aby uzyskać szybsze i bardziej gęste przetwarzanie informacji ”.

We współpracy z prof. C. David Wright z University of Exeter, zespół badawczy opracował nanoprzewodowy HAD (Dielectric Active Hybrid), wykorzystując hybrydowy materiał szklany, który wykazuje właściwości przełączalnego materiału po oświetleniu impulsami świetlnymi. Każdy nanodrut wykazuje selektywne reakcje na określony kierunek polaryzacji, dzięki czemu informacje mogą być przetwarzane jednocześnie przy użyciu wielu polaryzacji w różnych kierunkach.

Korzystając z tej koncepcji, naukowcy opracowali pierwszy optyczny procesor obliczeniowy wykorzystujący polaryzację światła.

Obliczenia optyczne są realizowane za pomocą wielu kanałów polaryzacyjnych, co powoduje zwiększenie gęstości obliczeniowej o kilka rzędów wielkości w porównaniu z konwencjonalnymi chipami elektronicznymi. Prędkości obliczeniowe są szybsze, ponieważ te nanodruty są modulowane przez nanosekundowe impulsy świetlne.

Od czasu wynalezienia pierwszego układu scalonego w 1958 roku, upakowanie większej liczby tranzystorów w chipie elektronicznym o określonej wielkości było metodą podstawową maksymalizacji intensywności obliczeniowej — tak zwane „prawo Moore’a”. Jednak w sytuacji, gdy sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe wymagają specjalistycznego sprzętu, który zaczyna przesuwać granice dobrze ugruntowanych komputerów, dominującym pytaniem w tej dziedzinie inżynierii elektronicznej było „Jak połączyć więcej funkcji w jeden tranzystor?”

Od ponad dekady naukowcy z laboratorium profesora Harisha Bhaskarana na Wydziale Materiałów Uniwersytetu Oksfordzkiego prowadzą badania nad wykorzystaniem światła jako środka obliczeniowego.

Profesor Bhaskaran, który kierował pracami, powiedział: „To dopiero początek tego, co chcielibyśmy zobaczyć w przyszłości, czyli wykorzystać wszystkie stopnie wolności, które zapewnia światło, w tym polaryzację, aby radykalnie zrównoważyć przetwarzanie informacji. Z pewnością. praca na wczesnym etapie, ale bardzo ekscytujące pomysły, które łączą elektronikę, nieliniowe materiały i komputery. Wiele ekscytujących perspektyw do pracy, w których zawsze jest wspaniałe miejsce do życia.