Verdens første ultrahurtige fotoniske computerprocessor, der bruger polarisering

I et papir offentliggjort i dag i Science Advances , har forskere ved University of Oxford udviklet en metode, der bruger polarisering af lys til at maksimere informationslagringstæthed og computerydelse ved hjælp af nanotråde.

Lys har en udnyttelig egenskab - forskellige bølgelængder af lys interagerer ikke med hinanden - en egenskab, der bruges af fiberoptik til at bære parallelle strømme af data. Tilsvarende interagerer forskellige polariseringer af lys heller ikke med hinanden. Hver polarisering kan bruges som en uafhængig informationskanal, hvilket gør det muligt at lagre mere information i flere kanaler, hvilket i høj grad forbedrer informationstætheden.

Første forfatter og DPhil-studerende June Sang Lee, Department of Materials, University of Oxford sagde:"Vi ved alle, at fordelen ved fotonik frem for elektronik er, at lys er hurtigere og mere funktionelt over store båndbredder. Så vores mål var fuldt ud at udnytte sådanne fordelene ved fotonik kombineret med afstembart materiale for at realisere hurtigere og tættere informationsbehandling."

I samarbejde med professor C. David Wright, University of Exeter, udviklede forskerholdet en HAD (hybridized-active-dilectric) nanotråd, ved hjælp af et hybridt glasagtigt materiale, som viser omskiftelige materialeegenskaber ved belysning af optiske impulser. Hver nanotråd viser selektive reaktioner på en specifik polarisationsretning, så information kan behandles samtidigt ved hjælp af flere polariseringer i forskellige retninger.

Ved at bruge dette koncept har forskere udviklet den første fotoniske computerprocessor til at udnytte polariseringer af lys.

Fotonisk databehandling udføres gennem flere polarisationskanaler, hvilket fører til en forbedring af databehandlingstætheden med flere ordrer sammenlignet med konventionelle elektroniske chips. Beregningshastighederne er hurtigere, fordi disse nanotråde moduleres af optiske nanosekundsimpulser.

Siden opfindelsen af ​​det første integrerede kredsløb i 1958, har pakning af flere transistorer i en given størrelse af en elektronisk chip været det vigtigste middel til at maksimere computertætheden - den såkaldte "Moores lov". Men med kunstig intelligens og maskinlæring, der kræver specialiseret hardware, der er begyndt at skubbe grænserne for etableret databehandling, har det dominerende spørgsmål inden for dette område af elektronisk teknik været "Hvordan pakker vi flere funktionaliteter ind i en enkelt transistor?"

I over et årti har forskere i professor Harish Bhaskarans laboratorium i Department of Materials, University of Oxford undersøgt at bruge lys som et middel til at beregne.

Professor Bhaskaran, der ledede arbejdet, sagde:"Dette er kun begyndelsen på det, vi gerne vil se i fremtiden, som er udnyttelsen af ​​alle frihedsgrader, som lys tilbyder, herunder polarisering for dramatisk at parallelisere informationsbehandling. Absolut tidligt- scenearbejde, men super spændende ideer, der kombinerer elektronik, ikke-lineære materialer og computing. Masser af spændende perspektiver at arbejde på, som altid er et godt sted at være." + Udforsk yderligere

Fuldstændig optisk beregning af en gruppe af transformationer ved hjælp af et polarisationskodet diffraktivt netværk