Звук использовали в качестве буфера для фотонного компьютера

Ученые из Сиднейского университета предложили новый метод хранения информации в оптических чипах. Они разработали чип, в котором информация, передаваемая в виде фотонов, преобразуется в акустические колебания, а затем обратно в оптический сигнал. За счет того что скорость распространения акустических колебаний на пять порядков меньше, чем скорость фотонов, такую схему можно использовать в качестве буфера для кратковременного хранения данных в оптических компьютерах. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Практически вся вычислительная техника, используемая сегодня, основана на движении электронов. Несмотря на всю мощность электронных компьютеров, у них есть серьезные недостатки — например, они потребляют много энергии и греются. Некоторые ученые считают, что следующее поколение вычислительной техники будет основано на оптике и движении фотонов вместо электронов. В области оптических компьютеров уже есть определенные наработки и прототипы, но из-за большого количества нерешенных технических задач о переходе к их массовому внедрению говорить пока не приходится. Например, не существует приемлемой технологии хранения информации в оптических чипах.

Авторы новой работы предложили хранить информацию в таких чипах с помощью преобразования оптических сигналов в акустические колебания. Они создали схему, состоящую из волноводов для света. Запись сигнала в ней происходит следующим образом: световой импульс посылается в волновод с одной стороны, а навстречу ему посылается другой импульс, который ученые назвали записывающим. В результате происходит бриллюэновское рассеяние света и фотоны преобразуются в фононы — акустические колебания решетки материала. После этого можно выполнить обратное преобразование, послав в волновод новый световой импульс.

Исследователи считают, что за счет того, что скорость распространения фононов на пять порядков ниже, чем у фотонов, такое устройство можно использовать для временного хранения информации в оптических логических схемах. Информацию можно записывать как бит — то есть наличие или отсутствие сигнала — или же как сигнал с определенной частотой. Стоит отметить, что в данном случае речь идет о временных интервалах, измеряемых наносекундами, поэтому такую схему можно использовать для буферного хранения, но не для долговременной памяти.

В конце 2015 года американские инженеры представили прототип оптоэлектронного процессора с архитектурой RISC-V, состоящего из 70 миллионов транзисторов, а также 850 оптических компонентов.

Григорий Копиев