Světelné počítače jsou o krok blíž. Fotony jsme zkrotili v prostoru velikosti čipu

  • Vědci vylepšili technologii pro světelné čipy
  • Fotony jsou nástupcem elektronů nejen u přenosu dat, ale i u logických operací
  • Nová technologie umožňuje interakci fotonů v řádech mikrometrů nanometrů

Vědci z Královské univerzity v Londýně představili novou technologii v oblasti interakce fotonů, která přibližuje příchod světelných čipů. Ty jednou bezesporu nahradí klasickou dnešní elektroniku, jež využívá elektronů. Hlavním úspěchem je zmenšení vzdálenosti nutné k efektivní interakci fotonů, která byla zmenšená na úroveň mikrometrů (stovky nanometrů) a začíná tak být použitelná pro klasické velikosti výpočetních čipů.

Optika nejen na přenos dat

Už desítky let používáme na logické výpočty elektrony (proto označení elektronika) a stejně tomu bylo i u přenosu dat skrze měděné dráty na krátké i delší spoje (například telefonní, kabelové dráty a podobně).

V případě přenosu dat na větší vzdálenosti se ale začalo postupně přecházet na efektivnější světlo (fotony). Nejdříve u velmi dlouhých vzdáleností a dnes vedou optické kabely třeba i přímo do jednotlivých domácností nebo je například i v rámci centimetrů najdeme uvnitř speciálních počítačů. Velký přechod v tomto směru je vidět například u HP a The Machine, kde jsou paměti připojené optickým spojením.

Doposud byl ale problém pracovat se světlem ve velmi malých rozměrech, což je hlavní problém, pokud chcete postavit čip, který by uvnitř využíval pouze fotonů pro veškerou interakci a logiku. Ale vědcům se podařil průlom.

Zmenšení 10 000×

Podobně jako tranzistory u elektronických čipů, i v případě světelných čipů je nutné mít základní nejmenší prvky dostatečně malé na to, aby jich bylo možné umístit spoustu do velikosti běžného čipu.

Zatímco dříve bylo možné s fotony pracovat pro logické výpočty v rozměrech centimetrů, což je pro vytvoření čipu nepoužitelné, nyní se s novou technologií podařilo potřebnou vzdálenost dostat do řádu mikrometrů. Znamená to neuvěřitelný skok zmenšení 10 000×.

Tyto rozměry se tak už přibližují klasickým tranzistorům, respektive jejich velikostem, alespoň z pohledu nedávných let (nyní už jsou na trhu čipy s 10nm tranzistory).

Fotony se nekamarádí jako elektrony

Jedním z problémů využití světla pro logické výpočty je jejich minimální interakce. Když se střetnou dva elektrony, nastává jasná interakce, v případě dvou fotonů ze dvou různých světelných paprsků se obvykle nestane nic a jeden neovlivní vlastnosti druhého. Se speciálním optickými materiály lze sice slabší interakce dosáhnout, vědci ale přišli s lepším řešením.

Speciální nanometrové zařízení zhustí světelné paprsky do miniaturního kanálu o šířce 25 nm, což zajistí zvýšení intenzity. V tomto kanálu s vysokou intenzitou dochází díky tomu k interakci a ovlivnění jednotlivých fotonů a z kanálu tak vychází už upravené fotony.

To stačí k tomu, aby bylo možné na nanometrové úrovni kontrolovat fotony, jejich vlastnosti a tím pádem je použít pro logické operace všeho druhu.

Efektivnější zařízení

Technologie zařízení je postavená na kovu (slouží pro zaostřování světla) a organickém polymeru, se kterým se experimentuje i v oblasti solárních článků. Oba materiály tak nejsou žádnou speciální novinkou a pracuje se s nimi i v hromadné výrobě například i v případě elektronických čipů.

Budoucí světelná zařízení (fotonika) postavená na světelných (fotonických) čipech umožní posun v oblasti efektivity – vyšší výkon při nižší spotřebě a s menším ztrátovým teplem. Kdy k tomu ale dojde? Stejně jako u elektroniky to bude nejspíše postupné a nejdříve se s takovými zařízeními dočkáme v nejnáročnějším prostředí například superpočítačů a velkých datacenter. Ke koncovým zařízením se tak světlo dostane asi až v poslední vlně.

Pokud ale k tomu budeme mít optické spojení rovnou až do domu, už se z nás pomalu můžete stát „světelná civilizace“, kde počítače poběží na fotony, data budou přenášena (kvantový internet) a uložena pomocí fotonů a volné fotony budeme jako zdroj energie zachytávat zdarma ze Slunce. To vše bez nutnosti ztrátových převodů na elektrony.

Originální materiál k výzkumu naleznete na Arxiv.org (PDF)

Diskuze (4) Další článek: Bateriová revoluce v nedohlednu. Ale to co nás čeká, nevypadá vůbec zle!

Témata článku: Technologie, Věda, Výzkum, Budoucnost, Čipy, Slunce, Optické kabely, Nová technologie, Světelný paprsek, Přenos dat, Dobré řešení, Originální materiál, Běžný čip, Čip, Foton, Nanometr, Jednotlivý foton, Optický spoj, Elektron, Dlouhá vzdálenost, Výpočetní čip, Hlavní problém, Interakce, Nízká spotřeba, Optický kabel, Optické síťové kabely na Heureka.cz



Den D je tady, dnes vyšly Windows 11. Jak stáhnout instalační ISO?
Lukáš Václavík
Windows 11Operační systémyMicrosoft
Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co nového se zase objevilo na Street View

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co nového se zase objevilo na Street View

Google stále fotí celý svět do své služby Street View. A novodobou zábavou je hledat v mapách Googlu vtipné záběry. Podívejte se na výběr nejlepších!

redakce
Mapy GoogleStreet View
Jak zkrotit běžící procesy ve Windows? Našli jsme 7 nejlepších bezplatných nástrojů

Jak zkrotit běžící procesy ve Windows? Našli jsme 7 nejlepších bezplatných nástrojů

** V operačním systému Windows běží desítky procesů ** Pomocí k tomu určených nástrojů je můžete dostat pod kontrolu ** Našli jsme 7 nejlepších bezplatných aplikací

Karel Kilián
TipyNejlepší programyWindows
Anatomie kybernetické apokalypsy krok za krokem. Co se v pondělí stalo ve Facebooku?

Anatomie kybernetické apokalypsy krok za krokem. Co se v pondělí stalo ve Facebooku?

** Včera odpoledne Facebook postihl rozsáhlý výpadek ** Tentokrát jej experti pečlivě zmapovali ** Projdeme si ho krok za krokem a vysvětlíme jednotlivé etapy

Jakub Čížek
VýpadekFacebookSociální sítě
Nové MacBooky Pro jsou neuvěřitelné stroje! Ale za jednu vadu na kráse to Apple schytá...

Nové MacBooky Pro jsou neuvěřitelné stroje! Ale za jednu vadu na kráse to Apple schytá...

** Apple představil dvě nové řady MacBooků Pro ve velikostech 14 a 16 palců ** Lákadlem jsou hlavně nové vlastní čipy M1 Pro a M1 Max s extrémním výkonem ** Displeje mají poprvé „notch“

Karel Javůrek
ČipyMacBookApple
Velký špatný. Windows 11 mohou snižovat výkon PC až o čtvrtinu. Hlavně kvůli bezpečnosti

Velký špatný. Windows 11 mohou snižovat výkon PC až o čtvrtinu. Hlavně kvůli bezpečnosti

** Výkon PC je ve Windows 11 nižší než ve Windows 10 ** Důvodem jsou chybějící optimalizace pro AMD a nový typ ochrany ** Realita je ale ještě trochu složitější

Lukáš Václavík
Windows 11Windows 10IntelAMD
Jak stáhnout video z Youtube: 10 nejlepších nástrojů

Jak stáhnout video z Youtube: 10 nejlepších nástrojů

** Vybrali jsme deset nejlepších nástrojů pro stahování videa z YouTube ** Můžete si vybrat, jestli chcete aplikaci, doplněk do browseru nebo webovou službu ** Videa z YouTube poté můžete sledovat offline

Karel KiliánStanislav Janů
TipyNejlepší programy