Een groep onderzoekers in Japan heeft een nieuw type processor ontwikkeld, bekend als PAXEL, een apparaat dat mogelijk de wet van Moore kan omzeilen en de snelheid en efficiëntie van computers kan verhogen. PAXEL, wat staat voor fotonische versneller, wordt aan de voorkant van een digitale computer geplaatst en geoptimaliseerd om specifieke functies uit te voeren, maar met minder stroomverbruik dan nodig is voor volledig elektronische apparaten.

Metaaloxide halfgeleider veldeffecttransistoren vormen de basis voor de meeste geïntegreerde elektronische schakelingen, maar ze worden beperkt door de wet van Moore, wat zegt dat het aantal microprocessorchips op een enkel elektronisch circuit elke twee jaar zal verdubbelen. Hier zit een inherente grens aan, Hoewel, gebaseerd op de manier waarop de grootte van de microprocessorchips zich verhoudt tot de kwantummechanische aard van elektronen.

Het is mogelijk om het probleem van de wet van Moore gedeeltelijk op te lossen door parallelle verwerking te gebruiken, waarin meerdere processors gelijktijdig berekeningen uitvoeren. Deze aanpak werkt niet voor elke toepassing, echter.

In een paper in APL Fotonica , van AIP Publishing, de onderzoekers keken naar een andere techniek om licht te gebruiken voor de datatransportstap in geïntegreerde schakelingen, aangezien fotonen niet onderworpen zijn aan de wet van Moore. In plaats van geïntegreerde elektronische schakelingen, veel nieuwe ontwikkelingen hebben nu betrekking op fotonische geïntegreerde schakelingen (PIC's). De PAXEL-versneller volgt deze benadering en maakt gebruik van energiezuinige nanofotonica, dat zijn zeer kleine PIC's.

Nanofotonica, zoals die gebruikt worden in PAXEL, werken met de snelheid van het licht en kunnen op analoge wijze berekeningen uitvoeren, met gegevens in kaart gebracht op lichtintensiteitsniveaus. Vermenigvuldigingen of optellingen worden vervolgens uitgevoerd door de lichtintensiteit te variëren. De onderzoekers overwogen verschillende PAXEL-architecturen voor verschillende toepassingen, waaronder kunstmatige neurale netwerken, reservoir computergebruik, doorgangslogica, besluitvorming en gecomprimeerde waarneming.

Een bijzonder interessante toepassing van PAXEL is in zogenaamde fog computing. Dit is vergelijkbaar met cloudcomputing, maar maakt gebruik van computerbronnen (servers) in de buurt van de "grond" waar de oorspronkelijke gebeurtenis plaatsvindt. Een compacte PAXEL die is aangesloten op een tablet of ander draagbaar apparaat kan signalen detecteren en de informatie via een draadloze 5G-verbinding verzenden naar nabije mistcomputerbronnen voor gegevensanalyse.

Toepassingen van deze nieuwe technologie worden verwacht in een breed scala van gebieden, waaronder medische en veterinaire point-of-care testen, diagnostiek, drugs- en voedseltesten, en biologische verdediging. Naarmate meer van onze huishoudelijke en zakelijke apparaten via internet zijn verbonden, betere rekencapaciteit, inclusief datatransport met een hogere energie-efficiëntie, zal nodig zijn. Vooruitgangen zoals PAXEL zullen naar verwachting helpen om aan deze behoeften te voldoen.