Первый в мире сверхбыстрый оптический вычислительный процессор, использующий поляризацию

В статье, опубликованной сегодня в научный прогрессИсследователи из Оксфордского университета разработали метод, использующий поляризацию света для максимального увеличения плотности хранения информации и производительности вычислений с использованием нанопроводов.

У света есть полезное свойство — разные длины волн света не взаимодействуют друг с другом — свойство, которое оптические волокна используют для передачи параллельных потоков данных. Точно так же разные поляризации света не взаимодействуют друг с другом. Все поляризация Его можно использовать как независимый информационный канал, что позволяет хранить больше информации в нескольких каналах, что значительно повышает плотность информации.

Все мы знаем, что преимущество фотоники перед электроникой заключается в том, что свет быстрее и эффективнее в больших полосах пропускания, поэтому нашей целью было в полной мере воспользоваться такими преимуществами фотоники, которые в сочетании с регулируемыми материалами обеспечивают более быструю и плотную обработку информации. ”

В сотрудничестве с профессором С. Дэвид Райт из Университета Эксетера, исследовательская группа разработала нанопроволоку HAD (Dielectric Active Hybrid), используя гибридный стеклянный материал, который проявляет свойства переключаемого материала при освещении световыми импульсами. Каждая нанопроволока проявляет избирательную реакцию на определенное направление поляризации, так что информация может обрабатываться одновременно с использованием нескольких поляризаций в разных направлениях.

Используя эту концепцию, исследователи разработали первый оптический вычислительный процессор, использующий поляризацию света.

Оптические вычисления выполняются через несколько каналов поляризации, что приводит к повышению вычислительной плотности на несколько порядков по сравнению с обычными электронными чипами. Скорость вычислений выше, потому что эти нанопроволоки модулируются наносекундными световыми импульсами.

С момента изобретения первой интегральной схемы в 1958 году размещение большего количества транзисторов в электронном чипе заданного размера стало основным методом максимизации вычислительной мощности — так называемый «закон Мура». Однако с учетом того, что искусственный интеллект и машинное обучение, требующие специализированного оборудования, начинают раздвигать границы хорошо зарекомендовавших себя вычислений, доминирующим вопросом в этой области электронной инженерии был «Как мы можем объединить больше функций в одном транзисторе?»

Уже более десяти лет исследователи из лаборатории профессора Хариша Бхаскарана на факультете материалов Оксфордского университета исследуют использование света в качестве средства вычислений.

Профессор Бхаскаран, руководивший работой, сказал: «Это только начало того, что мы хотели бы видеть в будущем, а именно использование всех степеней свободы, предоставляемых светом, включая поляризацию, чтобы резко сбалансировать обработку информации. работа на ранней стадии, но очень интересные идеи, которые сочетают в себе электронику, нелинейные материалы и вычисления. Множество захватывающих перспектив для работы, в которой всегда прекрасное место для жизни».