Исследователи из Сиднейского университета значительно замедлили передачу цифровой информации в виде световых волн, преобразовав данные в звуковые волны в интегральной схеме или микрочипе.
Это удалось сделать впервые.
Передача информации из оптического в акустический домен и обратно внутри чипа имеет решающее значение для разработки фотонных интегральных схем: микрочипов, которые используют свет вместо электронов для управления данными.
Эти чипы разрабатываются для использования в телекоммуникациях, оптоволоконных 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 меньше, чем в оптической области», - говорит доктор Биргит Стиллер, научный сотрудник Сиднейского университета и руководитель проекта.
"Это как разница между громом и молнией", сказала она.
Эта задержка позволяет кратковременно сохранять данные и управлять ими внутри чипа для обработки, поиска и дальнейшей передачи в виде световых волн.
Свет является отличным носителем информации и полезен для передачи данных на большие расстояния между континентами по оптоволоконным кабелям.
Но это преимущество в скорости может стать помехой, когда информация обрабатывается в компьютерах и телекоммуникационных системах.
Чтобы помочь решить эти проблемы, ведущие авторы Мориц Мерклейн и доктор Стиллер из Центра передового опыта ARC по устройствам сверхвысокой полосы пропускания для оптических систем (CUDOS) продемонстрировали память для цифровой информации, которая когерентно передается между светом и звуковые волны на фотонном микрочипе.
Чип был изготовлен в Центре лазерной физики Австралийского национального университета, который также является частью Центра передового опыта CUDOS.
Их исследование опубликовано в понедельник в Nature Communications.
Аспирант Сиднейского университета г-н Мерклейн сказал: «Создание акустического буфера внутри чипа улучшает нашу способность контролировать информацию на несколько порядков».
Доктор Стиллер сказал: «Наша система не ограничена узкой полосой пропускания. Таким образом, в отличие от предыдущих систем, она позволяет нам одновременно хранить и извлекать информацию на нескольких длинах волн, что значительно повышает эффективность устройства».
Волоконная оптика и связанная с ней фотонная информация - данные, доставляемые светом - имеют огромные преимущества перед электронной информацией: пропускная способность увеличена, данные передаются со скоростью света и нет тепла, связанного с электронным сопротивлением. Фотоны, в отличие от электронов, также невосприимчивы к помехам электромагнитного излучения.
Однако у преимуществ данных со скоростью света есть своя встроенная проблема: вам нужно замедлить работу компьютерного чипа, чтобы вы могли сделать что-то полезное с информацией.
В традиционных микросхемах это делается с помощью электроники. Но по мере того, как компьютеры и телекоммуникационные системы становятся больше и быстрее, связанное с ними тепло делает некоторые системы неуправляемыми. Использование фотонных чипов в обход электроники - одно из решений этой проблемы, над которым работают такие крупные компании, как IBM и Intel.
Г-н Мерклейн сказал: «Чтобы это стало коммерческой реальностью, фотонные данные на чипе должны быть замедлены, чтобы их можно было обрабатывать, маршрутизировать, хранить и получать к ним доступ».
Директор CUDOS, член-лауреат ARC и соавтор профессор Бенджамин Эгглтон сказал: «Это важный шаг вперед в области оптической обработки информации, поскольку эта концепция отвечает всем требованиям к системам оптической связи текущего и будущего поколений.."