Это впервые.Передача информации из оптической области в акустическую и обратно внутри микросхемы имеет решающее значение для разработки фотонных интегральных схем: микрочипов, которые используют свет вместо электронов для управления данными.Эти микросхемы разрабатываются для использования в телекоммуникациях, волоконно-оптических сетях и центрах обработки данных облачных вычислений, где традиционные электронные устройства чувствительны к электромагнитным помехам, выделяют слишком много тепла или потребляют слишком много энергии.«Информация в нашем чипе в акустической форме распространяется со скоростью на пять порядков медленнее, чем в оптической области», — сказал доктор Биргит Стиллер, научный сотрудник Сиднейского университета и руководитель проекта.
«Это похоже на разницу между громом и молнией», — сказала она.Эта задержка позволяет кратковременно хранить данные и управлять ими внутри чипа для обработки, извлечения и дальнейшей передачи в виде световых волн.Свет является отличным носителем информации и может использоваться для передачи данных на большие расстояния между континентами по оптоволоконным кабелям.
Но это преимущество в скорости может стать помехой при обработке информации в компьютерах и телекоммуникационных системах.Чтобы помочь решить эти проблемы, ведущие авторы Мориц Меркляйн и доктор Стиллер из Центра передового опыта ARC для устройств со сверхвысокой пропускной способностью для оптических систем (CUDOS) продемонстрировали память для цифровой информации, которая когерентно передается между световыми и звуковыми волнами на фотонных устройствах. микрочип.Чип был изготовлен в Центре лазерной физики Австралийского национального университета, который также входит в состав CUDOS Center of Excellence.Их исследование опубликовано в понедельник в Nature Communications.
Кандидат в докторантуру Сиднейского университета г-н Меркляйн сказал: «Создание акустического буфера внутри чипа улучшает нашу способность контролировать информацию на несколько порядков».Доктор Стиллер сказал: «Наша система не ограничена узкой полосой пропускания. Поэтому, в отличие от предыдущих систем, это позволяет нам хранить и извлекать информацию на нескольких длинах волн одновременно, что значительно увеличивает эффективность устройства».Волоконная оптика и связанная с ней фотонная информация — данные, передаваемые светом, — имеют огромные преимущества перед электронной информацией: увеличивается пропускная способность, данные передаются со скоростью света, и отсутствует тепло, связанное с электронным сопротивлением.
Фотоны, в отличие от электронов, также невосприимчивы к помехам от электромагнитного излучения.Однако преимущества данных со скоростью света имеют свою собственную встроенную проблему: вам нужно замедлить работу компьютерного чипа, чтобы вы могли сделать что-то полезное с информацией.В традиционных микрочипах это делается с помощью электроники.
Но поскольку компьютеры и телекоммуникационные системы становятся все больше и быстрее, связанное с этим тепло делает некоторые системы неуправляемыми. Использование фотонных чипов в обход электроники — одно из решений этой проблемы, к которому стремятся такие крупные компании, как IBM и Intel.
Г-н Меркляйн сказал: «Чтобы это стало коммерческой реальностью, фотонные данные на чипе должны быть замедлены, чтобы их можно было обрабатывать, маршрутизировать, хранить и получать доступ».Директор CUDOS, лауреат премии ARC и соавтор профессор Бенджамин Эгглтон сказал: «Это важный шаг вперед в области оптической обработки информации, поскольку эта концепция удовлетворяет всем требованиям для систем оптической связи текущего и будущего поколений».