Wissenschaftler der Universität Oxford haben ein winziges Gerät im Nanomaßstab entwickelt, das entweder mit Photonen oder Elektronen programmiert werden kann. Dieses elektrooptische Gerät ist eine Brücke zwischen der traditionellen elektronischen Datenverarbeitung und dem aufstrebenden Bereich der optisches Rechnen, und es könnte in Zukunft zu schnelleren und energieeffizienteren Prozessoren und Speicher führen.
„Rechnen mit Lichtgeschwindigkeit war eine verlockende, aber schwer fassbare Aussicht, aber mit dieser Entwicklung rückt sie nun in greifbare Nähe.“ Phys.org Berichte. Wissenschaftler haben versucht, Licht zu nutzen, um Informationen extrem schnell zu übertragen seit den 1950er Jahren. Es gibt jedoch praktische Einschränkungen bei der Verwendung von Licht auf diese Weise, insbesondere wenn versucht wird, es zusammen mit elektronischer Computerhardware zu integrieren. Das Problem besteht darin, dass elektrische Chips am effizientesten arbeiten, wenn sie klein sind, optische Chips jedoch von größerer Größe profitieren. Dies liegt daran, dass die Wellenlänge des Lichts größer ist als die der Elektronen.
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Das neue Gerät nutzt Licht, das in einem Prozess namens Oberflächenplasmon-Polariton auf eine kleine Größe komprimiert wurde. Dadurch können optische Chips zusammen mit elektrischen Chips integriert werden, da die Größen jetzt vergleichbarer sind. Die Fähigkeit von Geräten, sowohl im elektrischen als auch im optischen Bereich zu arbeiten, ohne dass dies erforderlich ist Die Umwandlung ermöglicht die Schaffung dualer Funktionalitäten, die sowohl Photonen als auch Elektronen nutzen können wird bearbeitet.
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„Dies ist ein sehr vielversprechender Weg nach vorne in der Berechnung und insbesondere in Bereichen, in denen eine hohe Verarbeitungseffizienz erforderlich ist“, sagte Nikolaos Farmakidis, Doktorand und Co-Erstautor, in einem Stellungnahme.
Die Einsatzmöglichkeiten dieser Technologie sind vielfältig, der Fokus liegt derzeit jedoch auf Anwendungen, die viel Rechenleistung erfordern, wie beispielsweise künstliche Intelligenz. Das neue Gerät kann aktuelle Technologien wie komplementäre Metalloxid-Halbleiter (CMOS) verbessern. Herstellung von MOSFETs, den Transistoren, die die Grundlage vieler moderner digitaler Systeme bilden Schaltkreise.
Co-Autor Nathan Youngblood erklärt die möglichen Anwendungen des neuen nanoskaligen Geräts: „Dazu gehören natürlich auch künstliche Intelligenzanwendungen, bei denen der Bedarf an Hochleistungsrechnern mit geringem Stromverbrauch in vielen Fällen unseren aktuellen Bedarf bei weitem übersteigt Fähigkeiten. Man geht davon aus, dass die Verbindung lichtbasierter photonischer Datenverarbeitung mit ihrem elektrischen Gegenstück der Schlüssel zum nächsten Kapitel der CMOS-Technologien ist.“
Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte.
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