Свет желателен для использования в вычислении, потому что это может нести более высокую плотность информации и намного быстрее и более эффективно, чем обычная электроника. Однако свет легко не взаимодействует с собой, поэтому в то время как он может использоваться, чтобы переместить информацию быстро, это не очень хорошо при обработке информации.Например, свет в настоящее время используется, чтобы передать информацию по большим расстояниям, такой как в трансатлантических кабелях и волоконной оптике, которые поставляют быстрый Интернет.
Однако, как только информация достигает Вашего компьютера, электроника необходима, чтобы преобразовать и обработать его.Чтобы использовать свет для обработки на чипах, несколько важных препятствий должны быть преодолены. Например, свет может быть сделан взаимодействовать, используя конкретные материалы, но только по относительно большим расстояниям.
Теперь, однако, команда из Имперского колледжа Лондона сделала значительный шаг вперед, уменьшив расстояние, по которому свет может взаимодействовать 10 000 сгибов.Это означает, что то, что ранее взяло бы сантиметры, чтобы достигнуть, может теперь быть понято на микрометре (миллионный из метра) масштаб, принеся оптическую обработку в диапазон электрических транзисторов, который в настоящее время персональные компьютеры власти.
Результаты изданы сегодня в журнале Science.Доктор Майкл Нильсен, от Отдела Физики в Imperial, сказал: «Это исследование пометило одну из коробок, необходимых для оптического вычисления.«Поскольку свет легко не взаимодействует с собой, информация, посланная, используя свет, должна быть преобразована в электронный сигнал, и затем обратно в свет.
Наша технология позволяет обрабатывать, чтобы быть достигнутой просто со светом».Обычно, когда два луча света пересекают друг друга, отдельные фотоны не взаимодействуют или изменяют друг друга, как два электрона делают, когда они встречаются. Специальные нелинейные оптические материалы могут заставить фотоны взаимодействовать, но эффект обычно очень слаб.
Это означает, что длинный промежуток материала необходим, чтобы постепенно накопить эффект и сделать его полезным.Однако, сжимая свет в канал только 25 нанометров (25 миллиардных частей метра) широкий, Имперская команда увеличила свою интенсивность.
Это позволило фотонам взаимодействовать более сильно по короткому расстоянию, изменив собственность света, который появился из другого конца канала один микрометр длиной.Управление светом в таком мелком масштабе является важным шагом, строительство компьютеров, которые используют свет вместо электроники. Электронное вычисление в пределе эффективности; в то время как возможно сделать более быстрый электронный процессор, затраты энергии движущихся данных о памяти вокруг компьютера немного быстрее слишком высоки.Чтобы сделать компьютеры более мощными, процессоры вместо этого сделаны меньшего размера, таким образом, больше может вписаться в то же самое пространство, не увеличивая обработку скорости.
Оптическая обработка может произвести мало ни к какому теплу, означая, что использование света может сделать компьютеры намного быстрее и более эффективными.Команда достигла эффекта при помощи металлического канала, чтобы сосредоточить свет в полимере, ранее исследованном для использования в солнечных батареях. Металлы более эффективны при сосредоточивании света, чем традиционные прозрачные материалы и также привыкли к прямым электрическим сигналам.Новая технология поэтому не только более эффективна, но и может быть объединена с текущей электроникой.
Доктор Руперт Ултон, от Отдела Физики в Imperial сказал: «Использование света, чтобы передать информацию стало ближе к нашим домам. Это сначала использовалось в трансатлантических кабелях, где способность была самой крайне важной, но теперь оптоволоконная широкополосная сеть устанавливается на все большем количестве улиц в Великобритании. Как наш голод для большего количества увеличений данных, оптика должна будет войти в дом, и в конечном счете в наших компьютерах».А также обеспечивая важный шаг к оптическому вычислению, успех команды потенциально решает давнюю проблему в нелинейной оптике.
Так как взаимодействующие лучи света с различными цветами проходят через нелинейный оптический материал на различных скоростях, они могут стать ‘не в ногу’, и желаемый эффект может быть потерян.В новом устройстве, потому что свет путешествует на такое короткое расстояние, у него нет времени, чтобы стать не в ногу. Это устраняет проблему и позволяет нелинейным оптическим устройствам быть более универсальными в типе оптической обработки, которая может быть достигнута.
Что такое нелинейная оптика?Процесс, которым фотоны сделаны взаимодействовать, называют нелинейной оптикой. Технологии, которые используют его, довольно распространены – простой пример – зеленый лазерный указатель. Трудно сделать зеленый лазер непосредственно, таким образом, нелинейные оптические кристаллы используются, чтобы преобразовать инфракрасный свет в зеленый.
Невидимый инфракрасный свет от полупроводникового диода лазера, приведенного в действие батареями, передан через кристалл, который позволяет фотонам взаимодействовать друг с другом. Здесь, два инфракрасных (невидимых) фотона присоединяются, чтобы сделать единственный фотон с дважды энергией, соответствуя зеленому свету.