Оптические компьютеры на подходе?

Группа ученых Массачусетского Технологического Института разработала технологию, которая позволяет оптическому сигналу непосредственно проходить по цепи (без преобразования в электрический сигнал, а затем — снова в оптический). Это достижение значительно приближает время, когда оптические компьютеры станут реальностью, ведь именно необходимость преобразования фотон-электрон-фотон требовали достаточно длительного времени и делали эти системы чрезвычайно ресурсоемкими.

Новый компонент, «диод для света», аналогичен обычному диоду (который пропускает электроток в одном направлении и не пропускает в другом), но работает со светом. Как поясняет участница исследовательской группы профессор материаловедения Каролин Росс (Caroline Ross), отраженный свет может дестабилизировать работу лазеров, используемых в качестве эмиттеров оптических сигналов. Современные системы используют отдельные изоляторы, а новый «диод для света» можно встраивать непосредственно в чип.

Для создания нового устройства пришлось найти материал, обладающий нужными характеристиками магнетизма и прозрачности, а прозрачные магнетики — довольно редкое явление. Было решено использовать гранат (этот природный камень по-разному пропускает свет в разных направлениях), правда, его чрезвычайно сложно выращивать на кремниевых подложках. Ученые покрыли тонкой пленкой граната половину петли, подключенной к светопередающему устройству на чипе. В результате луч света в одном направлении проходит через чип свободно, а в другом — отводится в петлю.

Как подчеркивает профессор Росс, вся система произведена на стандартном оборудовании для производства микропроцессоров, что упрощает коммерческое внедрение полностью оптического чипа. Новая технология может значительно повысить скорость систем передачи данных: во-первых, скорость света намного превосходит скорость электронов, во-вторых, провода могут нести только один поток электронных данных, а оптоволокно — несколько пучков света без интерференции.

Исследования проводились при финансовой поддержке Национального научного фонда США и компании Intel. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Photonics.

Каролин Росс за испытательной установкой