Из-за ограничений электронных переключателей традиционные компьютерные процессоры почти достигли предела «тактовой частоты». Тактовая частота — это мера того, насколько быстро ваш процессор включается и выключается. По данным Nature Communications, исследователи из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США и Университета Пердью недавно изобрели новый тип полностью оптического переключателя, который использует свет вместо электричества для управления обработкой и хранением данных на чипе.
Основы регулируемой динамики переключения.
Источник изображения: Сеть организаций физиков.
По словам исследователей, предыдущие поколения оптических переключателей имели фиксированное время переключения, которое было встроено в устройство во время производства. На этот раз исследовательская группа создала оптический переключатель, используя два разных материала, каждый из которых имеет разное время переключения. Один материал (оксид цинка, легированный алюминием) имеет время переключения в пикосекундном диапазоне; другой (плазмонный нитрид титана) имеет время переключения в наносекундном диапазоне, что более чем в 100 раз больше.
Исследователи заявили, что при использовании оптических компонентов вместо электронных схем не было никакой задержки сопротивления и емкости. Это означает, что теоретически они могут работать с этими чипами в 1000 раз быстрее, чем с традиционными компьютерными чипами.
По мнению исследователей, разница во времени переключения между материалами означает, что переключатель может быть более гибким, быстро передавая данные и эффективно их сохраняя. Биметаллическая природа переключателя означает, что его можно использовать различными способами в зависимости от используемой длины волны света. В экспериментальной конфигурации переключающий материал поглощает или отражает свет, в зависимости от рабочей длины волны. При активации лучом они переключают состояния.
Управление скоростью полностью оптических переключателей имеет решающее значение для оптимизации их производительности в различных приложениях. Эти результаты вселяют надежду на разработку легко адаптируемых и эффективных переключателей для использования в таких областях, как усовершенствованная оптоволоконная связь, оптические вычисления и сверхвысокоскоростные вычислительные технологии. Возможность регулировки скорости переключения также обеспечивает возможность дальнейшего преодоления разрыва между оптической и электронной связью, обеспечивая более быструю и эффективную передачу данных. Это исследование дает ценную информацию о фундаментальном понимании полностью оптических переключателей и открывает путь к разработке современных вычислительных и телекоммуникационных устройств.