Ultrarychlé světelné počítače s nízkou spotřebou? Umožní je nové fotonické materiály
Technologie
Foto: Shutterstock

Ultrarychlé světelné počítače s nízkou spotřebou? Umožní je nové fotonické materiály

Výzkumníci z University of Central Florida vyvíjejí nové fotonické materiály, které by jednoho dne mohly být použity pro ultrarychlé světelné počítače s nízkou spotřebou energie. Tyto jedinečné materiály, jimž se říká topologické izolátory, připomínají dráty obrácené naruby, přičemž izolace je uvnitř a proud teče podél vnější strany.

14.07.22

Aby se předešlo problému s přehříváním, s nímž se potýkají dnešní stále menší obvody, mohly by být topologické izolátory začleněny do návrhů obvodů, aby umožnily vměstnat větší výpočetní výkon na danou plochu bez vzniku tepla.

Nejnovější studie vědců, která byla zveřejněna 28. dubna v časopise Nature Materials, představila zcela nový postup výroby materiálů, které využívají jedinečnou řetězovou strukturu voštinové mřížky. Spojený voštinový vzor výzkumníci vyleptali laserem na kus oxidu křemičitého, materiálu často používaného k vytváření fotonických obvodů. Uzly konstrukce umožňují výzkumníkům regulovat proud bez ohýbání nebo natahování fotonických vodičů, což je nutné pro usměrňování toku světla, a tím i informací v obvodu.

Výzkumníci předpokládají, že nový přístup použití bimorfních topologických izolátorů povede k odklonu od tradičních modulačních technik a přiblíží technologii počítačů založených na světle o krok blíže k realitě.

Topologické izolátory by také jednoho dne mohly vést ke vzniku kvantových počítačů, protože jejich vlastnosti mají potenciál chránit křehké kvantové informační bity. To by umožnilo stokrát až milionkrát rychlejší zpracování dat než u dnešních konvenčních počítačů. Výzkumníci potvrdili svá zjištění pomocí pokročilých zobrazovacích technik a numerických simulací.

„Bimorfní topologické izolátory představují novou změnu paradigmatu v konstrukci fotonických obvodů tím, že umožňují bezpečný přenos světelných paketů s minimálními ztrátami," říká Georgios Pyrialakos, postdoktorand na UCF's College of Optics and Photonics a hlavní autor studie.

„Mezi další kroky výzkumu patří začlenění nelineárních materiálů do mřížky. Ty by mohly umožnit aktivní ovládání topologických oblastí, a vytvořit tak vlastní cesty pro světelné pakety,“ říká Demetrios Christodoulides, profesor na UCF's College of Optics and Photonics a spoluautor studie.

Výzkum byl financován Agenturou pro pokročilé obranné výzkumné projekty, Multidisciplinární univerzitní iniciativou úřadu pro námořní výzkum, Multidisciplinární univerzitní iniciativou úřadu pro vědecký výzkum letectva, Národní vědeckou nadací USA, Matematickou a fyzikální divizí Simonsovy nadace, Nadací W. M. Kecka, Americko-izraelskou binárodní vědeckou nadací, Výzkumnou laboratoří amerického letectva, Německým výzkumným sdružením a Nadací Alfrieda Kruppa von Bohlen a Halbach.

Christodoulides získal doktorát z optiky a fotoniky na Univerzitě Johnse Hopkinse a na UCF nastoupil v roce 2002. Pyrialakos získal doktorát z optiky a fotoniky na Aristotelově univerzitě v Soluni a na UCF nastoupil v roce 2020.

 

ZDROJ

Související

Jak zvýšit operační paměť počítače? Jodid, chaos, magnetismus a věda

Pozoruhodné magnetické vlastnosti začnou při vysokém tlaku vykazovat krystaly jodidu chromitého, které ztratí svou pravidelnou strukturu a přejdou do chaotického uspořádání tzv. spinového skla. Jejich z fyzikálního hlediska exotické chování lze využít třeba pro zvýšení kapacity operační paměti....


WDF: Jak to, že nás streamovací platformy znají tak dobře? Může za to personalizace

Rekomendační systémy (RS) jsou dnes základními službami používanými ve všech významných digitálních platformách po celém světě, jako je YouTube, Netflix nebo třeba Amazon. Spolu s vyhledávacími službami představují rekomendační systémy klíčové služby, které vám, uživatelům, pomáhají objevovat nový...


Mouse mover – ošálí myš, která hlásí, že jste u počítače „neaktivní“

Proč? Kdykoli přestala hýbat kurzorem nebo se zvedla od stolu, byť i jen na pár sekund, její firemní počítač změnil její stav na „neaktivní“. Vzhledem k tomu, že spolu s ní byly doma i tři její děti, které potřebovaly pomoc během vyučování na dálku, tento signál nedostupnosti ji začal brzy...