6 dni temu
Międzynarodowy zespół inżynierów elektryków zaprezentował przełomową metodę przetwarzania fotonicznego w pamięci, co otwiera nowe możliwości dla przyszłych obliczeń optycznych. Projekt, prowadzony przez naukowców z Uniwersytetu w Pittsburghu, Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara, Uniwersytetu w Cagliari oraz Instytutu Nauki w Tokio, ma na celu przekształcenie sposobu, w jaki przechowywane są i przetwarzane informacje w komputerach. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Photonics.
Przełom w optycznym przetwarzaniu danych
Dotychczasowe podejścia do pamięci fotonicznej umożliwiały osiągnięcie wyższej prędkości lub niższego zużycia energii, jednak nie pozwalały na połączenie tych cech na jednej platformie. Nowa technologia przezwycięża te ograniczenia, umożliwiając przechowywanie wielobitowych danych, szybkie przełączanie przy minimalnym zużyciu energii oraz dużą wytrzymałość na cykle odczytu i zapisu. Jak wyjaśnia Nathan Youngblood z Uniwersytetu w Pittsburghu, zespół wykorzystał materiały, które przez dekady były stosowane jedynie w statycznych zastosowaniach optycznych, takich jak izolatory na chipie. Tym razem jednak wykorzystano je jako podstawę do stworzenia wysokowydajnej platformy do przechowywania i przetwarzania danych.
Kluczowa technologia przyszłości
“Nasze odkrycie stanowi kluczową technologię, która toruje drogę do szybszej, wydajniejszej i skalowalnej architektury komputerowej, z możliwością integracji z obecnymi obwodami CMOS,” podkreśla Youngblood. Oznacza to, iż nowa technologia może być zastosowana w dzisiejszych komputerach, co umożliwi skalowalne obliczenia optyczne. Wydajność nowej technologii przewyższa inne nielotne pamięci aż o trzy rzędy wielkości, osiągając 2,4 miliarda cykli przełączania i prędkości w zakresie nanosekund, co czyni ją wyjątkowo trwałą i szybką.
Nowatorska architektura rezonansowa
Opracowana przez badaczy architektura oparta na rezonansie magneto-optycznym oferuje nową metodę przechowywania i przetwarzania danych optycznych. Tradycyjne podejścia do przetwarzania fotonicznego wymagały kodowania stałych wag optycznych, co bywało wyzwaniem na poziomie chipu. Nowe rozwiązanie oparte na rezonansie wykorzystuje przesunięcie fazowe w materiałach magneto-optycznych, co umożliwia przetwarzanie danych bez tych ograniczeń.
Współautor badań, Paulo Pintus z Uniwersytetu w Cagliari, wyjaśnia, iż dzięki wykorzystaniu magneto-optycznych komórek pamięci zintegrowanych z krzemowymi rezonatorami mikropierścieniowymi, zespół uzyskał możliwość dwukierunkowego sterowania światłem. W zależności od kierunku przepływu światła wokół rezonatora możliwe jest kontrolowanie jego prędkości, co daje nowe możliwości manipulacji światłem i tym samym zwiększa kontrolę nad przepływem danych.
Ku większej skali i przyszłym aplikacjom
Obecnie zespół badawczy pracuje nad zwiększeniem skali projektu z pojedynczej komórki pamięci do dużych macierzy, co pozwoliłoby na przechowywanie większych ilości danych. Jak wskazano w artykule, nowa technologia oferuje wydajne i trwałe rozwiązanie pamięci nieulotnej, które może działać przy bardzo wysokich prędkościach i praktycznie nieograniczonym czasie odczytu i zapisu.
Przełomowe wyniki zespołu mogą zrewolucjonizować branżę IT i umożliwić wprowadzenie optycznych komputerów o znacznie większej mocy obliczeniowej i efektywności energetycznej.
