In een artikel dat vandaag is gepubliceerd in Science Advances , hebben onderzoekers van de Universiteit van Oxford een methode ontwikkeld die de polarisatie van licht gebruikt om de informatieopslagdichtheid en computerprestaties te maximaliseren met behulp van nanodraden.

Licht heeft een exploiteerbare eigenschap - verschillende golflengten van licht hebben geen interactie met elkaar - een kenmerk dat door glasvezel wordt gebruikt om parallelle gegevensstromen te transporteren. Evenzo hebben verschillende polarisaties van licht ook geen interactie met elkaar. Elke polarisatie kan worden gebruikt als een onafhankelijk informatiekanaal, waardoor meer informatie in meerdere kanalen kan worden opgeslagen, waardoor de informatiedichtheid enorm wordt verbeterd.

Eerste auteur en DPhil-student June Sang Lee, Department of Materials, University of Oxford, zei:"We weten allemaal dat het voordeel van fotonica ten opzichte van elektronica is dat licht sneller en functioneler is over grote bandbreedtes. Ons doel was dus om dergelijke voordelen van fotonica in combinatie met afstembaar materiaal om snellere en dichtere informatieverwerking te realiseren."

In samenwerking met professor C. David Wright, Universiteit van Exeter, ontwikkelde het onderzoeksteam een ​​HAD (hybridized-active-dielectric) nanodraad, met behulp van een hybride glasachtig materiaal dat schakelbare materiaaleigenschappen vertoont bij de verlichting van optische pulsen. Elke nanodraad vertoont selectieve reacties op een specifieke polarisatierichting, zodat informatie tegelijkertijd kan worden verwerkt met behulp van meerdere polarisaties in verschillende richtingen.

Met behulp van dit concept hebben onderzoekers de eerste fotonische computerprocessor ontwikkeld die polarisaties van licht gebruikt.

Fotonisch computergebruik wordt uitgevoerd via meerdere polarisatiekanalen, wat leidt tot een verbetering van de computerdichtheid met meerdere orders in vergelijking met die van conventionele elektronische chips. De rekensnelheden zijn hoger omdat deze nanodraden worden gemoduleerd door optische pulsen van nanoseconden.

Sinds de uitvinding van de eerste geïntegreerde schakeling in 1958, is het verpakken van meer transistors in een gegeven grootte van een elektronische chip de beste manier om de rekendichtheid te maximaliseren - de zogenaamde "Wet van Moore". Omdat kunstmatige intelligentie en machine learning echter gespecialiseerde hardware vereisen die de grenzen van de gevestigde computertechnologie begint te verleggen, was de dominante vraag op dit gebied van elektronische engineering:"Hoe kunnen we meer functionaliteiten in een enkele transistor stoppen?"

Al meer dan tien jaar onderzoeken onderzoekers in het laboratorium van professor Harish Bhaskaran van de afdeling Materialen van de Universiteit van Oxford het gebruik van licht als een middel om te rekenen.

Professor Bhaskaran, die het werk leidde, zei:"Dit is nog maar het begin van wat we in de toekomst zouden willen zien, namelijk de exploitatie van alle vrijheidsgraden die licht biedt, inclusief polarisatie om de informatieverwerking dramatisch parallel te laten lopen. Absoluut vroeg- toneelwerk, maar super spannende ideeën die elektronica, niet-lineaire materialen en computers combineren. Veel spannende vooruitzichten om aan te werken en dat is altijd een geweldige plek om te zijn." + Verder verkennen

Volledig optische berekening van een groep transformaties met behulp van een polarisatie-gecodeerd diffractief netwerk