Теперь вы это видите, а теперь нет: плащ-невидимка для высокотехнологичных процессоров.

Но адъюнкт-профессор электротехники и вычислительной техники Университета штата Юта Раджеш Менон и его команда разработали маскирующее устройство для микроскопических фотонных интегрированных устройств — строительных блоков фотонных компьютерных микросхем, которые работают на свете, а не на электрическом токе — в попытке сделать будущее чипы меньше, быстрее и потребляют гораздо меньше энергии.Открытие Менона было опубликовано в последнем выпуске научного журнала Nature Communications.

Статья написана в соавторстве с докторантом Университета штата Юта Бинг Шеном и Рэнди Полсоном, старшим инженером-оптиком в Нанофабе штата Юта в США.Будущее компьютеров, центров обработки данных и мобильных устройств будет включать в себя фотонные чипы, в которых данные передаются и обрабатываются как световые фотоны, а не электроны. Преимущества фотонных чипов перед современными кремниевыми чипами заключаются в том, что они намного быстрее, потребляют меньше энергии и, следовательно, выделяют меньше тепла. И внутри каждого чипа потенциально находятся миллиарды фотонных устройств, каждое из которых выполняет определенную функцию, почти так же, как миллиарды транзисторов имеют разные функции внутри современных кремниевых чипов.

Например, одна группа устройств будет выполнять вычисления, другая — определенную обработку и так далее.Проблема, однако, в том, что если два из этих фотонных устройств расположены слишком близко друг к другу, они не будут работать, потому что утечка света между ними вызовет «перекрестные помехи», очень похожие на радиопомехи. Если они расположены далеко друг от друга, чтобы решить эту проблему, вы получите слишком большой чип.

Итак, Менон и его команда обнаружили, что между двумя фотонными устройствами можно поместить специальный барьер на основе кремния с нанозатенениями, который действует как «плащ» и заставляет одно устройство не видеть другое.«Принцип, который мы используем, аналогичен принципу плаща-невидимки Гарри Поттера», — говорит Менон. "Любой свет, который попадает на одно устройство, перенаправляется обратно, как если бы имитировал ситуацию отсутствия соседнего устройства.

Это похоже на барьер — он толкает свет обратно в исходное устройство. Его обманывают, заставляя думать, что на нем ничего нет. Обратная сторона."

Следовательно, миллиарды этих фотонных устройств могут быть упакованы в один чип, а чип может содержать больше этих устройств для еще большей функциональности. А поскольку эти фотонные чипы используют световые фотоны вместо электронов для передачи данных, что приводит к накоплению тепла, эти чипы потенциально могут потреблять в 10-100 раз меньше энергии, что было бы благом для таких мест, как центры обработки данных, которые используют огромное количество электроэнергии.

Менон считает, что в ближайшее время эта технология и фотонные чипы будут применяться в центрах обработки данных, подобных тем, которые используются в таких сервисах, как Google и Facebook. Согласно исследованию Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики США, центры обработки данных только в США в 2014 году потребляли 70 миллиардов киловатт-часов, или около 1,8 процента от общего потребления электроэнергии в США. Ожидается, что к 2020 году это потребление энергии вырастет еще на 4 процента.

«Переходя от электроники к фотонике, мы можем сделать компьютеры намного более эффективными и в конечном итоге оказать большое влияние на выбросы углерода и использование энергии для всех видов вещей», — говорит Менон. «Это большое влияние, и многие люди пытаются его решить».В настоящее время фотонные устройства используются в основном в высокотехнологичном военном оборудовании, и он ожидает, что полностью фотонные чипы будут использоваться в центрах обработки данных в течение нескольких лет.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.