Kucnuo je čas za fotonske računare: Fizičari napravili optički čip koji po želji usporava svetlost!
Naučnici su konstruisali mikročip koji po komandi može drastično da uspori, pa čak i privremeno zadrži fotone unutar svojih kola. Ovaj revolucionarni poduhvat predstavlja ključnu kockicu u mozaiku koja nam nedostaje za prelazak sa sporih elektronskih na ultra-brze fotonske računare.
Dok današnji računari podatke prenose pomoću elektrona koji se kreću kroz bakarne provodnike, fotonski sistemi koriste svetlost, što omogućava neuporedivo veći protok informacija uz drastično manju potrošnju energije. Ipak, najveća prepreka u razvoju ove tehnologije bila je upravo nemogućnost da se svetlost usmeri, sačuva i sinhronizuje u trenutku kada je to procesoru potrebno. Sa ovim novim otkrićem, kontrola svetlosnih signala postala je jednostavna poput pritiska na dugme.
Tajna nano-struktura: Kako se kroti najbrža pojava u svemiru
Tradicionalni pokušaji usporavanja svetlosti zahtevali su masivne labaratorijske uslove, ekstremno niske temperature blizu apsolutne nule i korišćenje specijalnih gasova. Najnoviji proboj, međutim, ostvaren je na mikročipu standardnih dimenzija koji funkcioniše na sobnoj temperaturi. Ključ uspeha leži u primeni takozvanih metamaterijala i mikroskopskih fotonskih kristala koji stvaraju svetlosne zamke na nivou nanometra.
Kada svetlosni zrak uđe u čip, unutrašnje nano-strukture primoravaju fotone da ulaze u rezonanciju i kruže unutar sićušnih šupljina, stvarajući efekat zgušnjavanja svetlosti. Podešavanjem električnog napona ili delovanjem kontrolnog lasera, inženjeri mogu u realnom vremenu menjati optička svojstva materijala i tako po želji diktirati tačnu brzinu kojom će svetlost proći kroz sistem.
Rešenje problema sinhronizacije: Kraj uskih grla u prenosu podataka
U savremenim centrima podataka i superračunarima, najveće usko grlo ne predstavlja sama brzina obrade podataka, već njihova sinhronizacija. Kada informacije putuju svetlosnim brzinama, najmanje odstupanje u dužini optičkih vlakana dovodi do toga da paketi podataka ne stignu u isto vreme do procesora, što uzrokuje zastoje i kašnjenja.
Mogućnost da se svetlosni signal po želji uspori za nekoliko pikosekundi omogucava inženjerima da naprave takozvane "optičke linije za kašnjenje" (optical delay lines). Na taj način svetlosni paketi se savršeno poravnavaju pre ulaska u logička kola, čime se direktno eliminše potreba za konvertovanjem svetlosti u električnu energiju radi privremenog skladištenja u memoriju.
Fotonika umesto elektronike: Počinje era računanja bez zagrevanja
Svi korisnici pametnih telefona i računara dobro znaju da se uređaji tokom intenzivnog rada greju. To se dešava usled električnog otpora koji elektroni pružaju dok prolaze kroz silicijumske tranzistore, pri čemu se ogromne količine dragocene energije gube u vidu toplote. Podaci pokazuju da vodeći svetski centri podataka troše čitave procente globalne električne energije upravo na hlađenje računarske opreme.
Optički čipovi koji koriste usporavanje svetlosti troše zanemarljivu količinu energije jer fotoni nemaju masu mirovanja i ne stvaraju klasičan električni otpor. Prelazak na fotonske čipove mogao bi smanjiti potrošnju struje u procesorima i do 90 procenata, lansirajući novu eru ekološki održive visoke tehnologije i veštačke inteligencije.
Impuls za kvantni internet i neprobojnu kriptografiju
Pored primene u klasičnim računarima, ovaj poduhvat ima dalekosežne posledice po razvoj kvantnih mreža i kvantnog interneta budućnosti. Kvantne informacije upisane u pojedinačne fotone izuzetno su osetljive na spoljne uticaje i lako se gube pri pokušajima obrade. Uspešno usporavanje i skladištenje fotona bez narušavanja njihovih kvantnih stanja otvara vrata za pravljenje pouzdanih kvantnih memorija.
Ovakav napredak omogućiće kreiranje apsolutno bezbednih komunikacionih kanala zasnovanih na kvantnoj distribuciji ključeva. Svaki pokušaj presretanja ili prisluškivanja svetlosnog signala automatski bi promenio stanja fotona i bio trenutno detektovan, čime bi privatnost podataka na mreži bila zagarantovana zakonima fizike.
Gledajući u budućnost, čovečanstvo je učinilo džinovski korak od uloge posmatrača svetlosti do njenog potpunog gospodara. Sposobnost da manipulišemo najbržom silom u prirodi ne samo da će redefinisati granice mogućeg u računarstvu, već nas dovodi korak bliže tehnološkoj revoluciji kakva nije viđena još od pronalaska tranzistora.
Zabranjeno preuzimanje dela ili čitavog teksta i/ili foto/videa, bez navođenja i linkovanja izvora i autora, a u skladu sa odredbama WMG uslova korišćenja i Zakonom o javnom informisanju i medijima.
