Подводный волоконно-оптический кабель, опоясавший половину земного шара, доставляет данные на компьютер в световой форме в считанные мгновения. Но для того чтобы успевать их обработать, скорость передачи необходимо замедлять.

Организовать управление элементарными световыми частицами, или фотонами, на уровне микрочипа весьма затруднительно, поэтому сейчас они преобразуются в электроны. Однако такое преобразование требует существенных затрат энергии, приводит к выделению большого количества тепла, а по мере усложнения систем и увеличения объемов данных устройства становятся слишком громоздкими, дорогими и крайне восприимчивыми к электромагнитному излучению.

Фотонные чипы (photonic integrated circuit, PIC), разрабатываемые такими корпорациями, как IBM и Intel, обещают нам новую парадигму обработки информации. Потенциал их применения в телекоммуникационной отрасли, волоконно-оптических сетях и облачных ЦОД огромен. Но есть одна проблема: свет движется слишком быстро.

«Для коммерческого использования фотонные данные на чипе необходимо замедлять, с тем чтобы их можно было эффективно обрабатывать, маршрутизировать, хранить и обеспечивать доступ к ним, — пояснил Мориц Мерклейн из центра CUDOS (ARC Centre of Excellence for Ultrahigh bandwidth Devices for Optical Systems).

Вместе с коллегой, доктором Биргит Стиллер, он впервые продемонстрировал решение, наделавшее много шуму в исследовательском сообществе. В ходе демонстрации фотоны преобразовывались в звуковую форму, и вследствие этого их прохождение задерживалось.

«Данные в акустическом виде передаются на пять порядков медленнее, чем в световом, — пояснила Стиллер, научный сотрудник Университета Сиднея, являющаяся руководителем проекта. — Те же различия мы наблюдаем у грома и молнии».

Исследователи, работающие в Школе физики и Центре нанонаук при Университете Сиднея, где располагается и CUDOS, существенно замедлили прохождение информации, преобразовав ее с помощью интегральной схемы из световых волн в звуковые.

«Созданный внутри чипа акустический буфер кардинально расширяет наши возможности в части управления данными», — заявил Мерклейн.

Проводившиеся в последние годы исследования помогли значительно увеличить время хранения фотонов в звуковых вибрациях и обеспечить когерентность при выполнении обратного преобразования, но из-за существующих ограничений практическое применение подобных средств сдерживалось.

Некоторые исследователи XXI век называют веком нанофотоники. Соответствующие технологии находят применение в телекоммуникационных сетях и радарах, используются при диагностике заболеваний и для сокращения энергопотребления устройств и ЦОД.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF