Daha hızlı bir telefon, bilgisayar veya internet bağlantınız olmasını dilediyseniz, teknolojinin bir sınırına ulaşmanın kişisel deneyimiyle karşılaştınız. Ama yolda yardım olabilir.

Son birkaç on yılda, bilim adamları ve mühendisler Benim gibi modern elektronik ve dijital iletişim teknolojilerinin altında yatan elektronik bileşenler olan daha hızlı transistörler geliştirmek için çalıştı. Bu çabalar, özel elektriksel özelliklere sahip yarı iletkenler adı verilen bir malzeme kategorisine dayanmaktadır. Silikon belki de bu tür malzemenin en iyi bilinen örneğidir.

Ancak yaklaşık on yıl önce, bilimsel çabalar yarı iletken tabanlı transistörlerin hız sınırını aştı. Araştırmacılar, elektronların bu materyallerden daha hızlı hareket etmesini sağlayamazlar. Mühendislerin bir akımı silikondan geçirmenin doğasında var olan hız sınırlarını ele almaya çalışmasının bir yolu, daha kısa fiziksel devreler tasarlamaktır - esasen elektronlara daha az hareket mesafesi sağlar. Bir çipin bilgi işlem gücünü artırmak, transistör sayısını artırmak anlamına gelir. Bununla birlikte, araştırmacılar transistörleri çok küçük hale getirebilseler bile, insanların ve işletmelerin ihtiyaç duyacağı daha hızlı işleme ve veri aktarım hızları için yeterince hızlı olmayacaklardır.

My araştırma grubunun çalışmaları boş alanda ultra hızlı lazer darbeleri ve optik fiber kullanarak verileri taşımanın daha hızlı yollarını geliştirmeyi hedefliyor. Lazer ışığı neredeyse hiç kayıp olmadan ve çok düşük bir gürültü seviyesiyle optik fiberden geçer.

Şubat 2023'te yayınlanan en son çalışmamızda Bilim Gelişmelerkullanmanın mümkün olduğunu göstererek buna doğru bir adım attık. lazer tabanlı sistemler Elektronları hareket ettirmek ve mevcut sistemlerden çok daha hızlı bilgi aktarmak için voltaj yerine fotonlara bağlı olan optik transistörlerle donatılmış ve bunu diğerlerinden daha etkili bir şekilde yapıyor. daha önce bildirilen optik anahtarlar.

Ultra Hızlı Optik Transistörler

En temel düzeyde, dijital iletimler, birleri ve sıfırları temsil etmek için açılıp kapanan bir sinyal içerir. Elektronik transistörler bu sinyali göndermek için voltajı kullanır: Voltaj elektronların sistemden akmasına neden olduğunda, 1 sinyali verirler; akan elektron olmadığında, bu bir 0 sinyali verir. Bu, elektronları yaymak için bir kaynak ve onları tespit etmek için bir alıcı gerektirir.

Ultra hızlı optik veri iletimi sistemimiz voltaj yerine ışığa dayalıdır. Araştırma grubumuz, silikonla ilgili mevcut sınırlamaları aşmak için modern işlemcilerin yapı taşları olan transistör düzeyinde optik iletişimle çalışan pek çok kişiden biridir.

Sistemimiz bilgi iletmek için yansıyan ışığı kontrol eder. Işık bir cam parçasına vurduğunda, bir kısmı yansısa da çoğu geçer. Güneş ışığına doğru sürerken veya bir pencereden bakarken parlama olarak deneyimlediğiniz şey budur.

Aynı cam parçasından geçen iki kaynaktan iletilen iki lazer ışını kullanıyoruz. Bir ışın sabittir, ancak camdan iletimi ikinci ışın tarafından kontrol edilir. Camın özelliklerini şeffaftan yansıtıcıya kaydırmak için ikinci ışını kullanarak, optik sinyali çok hızlı bir şekilde açıp kapatarak sabit ışın iletimini başlatabilir ve durdurabiliriz.

Bu yöntemle cam özelliklerini, mevcut sistemlerin elektron gönderebildiğinden çok daha hızlı değiştirebiliriz. Böylece daha kısa sürede çok daha fazla açık ve kapalı sinyali (sıfırlar ve birler) gönderebiliriz.

Ne Kadar Hızlı Konuşuyoruz?

Çalışmamız, tipik elektroniği kullanmış olmamızdan 1 milyon kat daha hızlı veri iletmek için ilk adımı attı. Elektronlarla, veri iletmek için maksimum hız bir nanosaniye, saniyenin milyarda biri, ki bu çok hızlı. Ancak oluşturduğumuz optik anahtar, verileri milyonlarca kat daha hızlı iletebildi, bu da yalnızca birkaç yüz saniye sürdü. attosaniye.

Ayrıca bu sinyalleri güvenli bir şekilde iletebildik, böylece mesajları engellemeye veya değiştirmeye çalışan bir saldırgan başarısız olur veya tespit edilirdi.

Bir sinyali taşımak için bir lazer ışını kullanmak ve başka bir lazer ışını tarafından kontrol edilen cam ile sinyal yoğunluğunu ayarlamak, bilginin yalnızca daha hızlı değil, aynı zamanda çok daha uzun mesafeler kat edebileceği anlamına gelir.

Örneğin, yakın zamanda iletilen James Webb Uzay Teleskobu uzaydan çok uzaklardan çarpıcı görüntüler. Bu resimler, teleskoptan Dünya'daki baz istasyonuna bir "açık" veya "kapalı" oranında veri olarak aktarıldı. her 35 nanosaniyede bir optik iletişim kullanarak.

Bizim geliştirmekte olduğumuza benzer bir lazer sistemi, aktarım hızını bir milyar kat hızlandırabilir, derin uzayın daha hızlı ve daha net bir şekilde keşfedilmesini sağlayarak evrenin sırlarını daha hızlı açığa çıkarabilir. Ve bir gün bilgisayarlar ışıkla çalışabilir.

Bu makale şu adresten yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak Orijinal makale.

İmaj Kredisi: Yazarın laboratuvarının ultra hızlı optik anahtarı iş başında. Muhammed Hassan, Arizona Üniversitesi, CC BY-ND

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. Otomotiv / EV'ler, karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• Blok Ofsetleri. Çevre Dengeleme Sahipliğini Modernleştirme. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://singularityhub.com/2023/07/24/the-digital-future-may-rely-on-optical-switches-a-million-times-faster-than-todays-transistors/