Выполненные исследования являются одним из необходимых шагов на пути к будущему световых вычислений при создании гораздо более быстрых и гораздо более энергоэффективных вычислительных систем.
Поскольку свет быстр, а оптические переключатели используют свет, а не электричество, в качестве своего рабочего входа и выхода, то и быстродействие значительно ускоряется.
В то время как традиционные электронные транзисторы могут находиться в одном из двоичных значений - 1 или 0 - путем «переключения» между этими состояниями после того, как достаточно сильное напряжение вынуждает их к этому, оптический переключатель, описанный исследователями, может переключать состояния с помощью наименьшего и наиболее эффективного светового элемента с помощью фотонов. Это приводит к тому, что энергоэффективность при переключении в десятки раз выше, чем у электронных транзисторов.
Ученые прогнозируют, что оптические переключатели отлично подходят и для квантовых компьютеров, поскольку для квантовых вычислений требуются параллельная разработка устройств, которые уменьшают внешние помехи и обеспечивают более быструю и стабильную связь между масштабируемыми квантовыми системами.
Лазеры и зеркала - все гениальное простое
Ученые разработали органическую полупроводниковую полимерную пленку шириной 35 нанометров, которую затем поместили между двумя зеркалами с высокой отражающей способностью (исследователи называют это микрополостью). Зеркала действуют как клетки для двух лазеров, которые попадают в полимерную пленку, удерживая их свет внутри сэндвича - поражая как можно большую поверхность полимера через миллионы отражений между обоими зеркалами. Добавление двух листов материала зеркала пассивно увеличивает радиус действия лазера, что приводит к гораздо более низкому энергопотреблению, чем если бы лазеры направлялись через всю поверхность.
Два лазера, необходимые для работы оптического переключателя, представляют собой яркий лазер накачки и слабый затравочный лазер. Лазер накачки, взаимодействуя с микрополостью, образуют кластеры, представляющие собой совокупность частиц, действующих как единый атом (их называют конденсатами Бозе-Эйнштейна). И когда затравочный лазер взаимодействует с этими конденсатами Бозе-Эйнштейна, происходит переключение между двумя измеряемыми состояниями, которые действуют как двоичные 1 и 0 в классических вычислениях.
Исследователи хотя и утверждают, что их результаты чрезвычайно положительны, но отмечают, что фактические световые коммутационные и вычислительные системы все еще далеки от массового развертывания.
В свое время потребовалось 40 лет, чтобы первый электронный транзистор вошел в персональный компьютер, а также колоссальные инвестиции многих правительств и компаний, а также тысяч исследователей и инженеров.
И часто читатели неправильно понимают, сколько времени потребуется, прежде чем открытие в области фундаментальных физических исследований попадет на рынок. Тем не менее, похоже, открывается путь к еще одному невероятному скачку производительности как для классических, так и для квантовых вычислительных систем - по одному фотону за раз.
