Съхраниха светлинна информация под формата на звукова вълна за първи път!

За първи път учените успяха да съхранят светлинна информация под формата на звукова вълна върху компютърен чип – нещо, което учените сравняват с улавянето на светкавица под формата на гръмотевица.

Въпреки че може и да ви звучи доста странно и вероятно дори не можете да си го представите, това преобразуване е изключително важно са развитието на компютърните технологии – за създаването на компютри, основани на светлинното предаване на информация, които ще могат да изпращат и получават данни със скоростта на светлината (което си е УАУ).

Основаните на светлината или т. нар. фотонни компютри могат да работят поне 20 пъти по-бързо от лаптопа ви, да не споменаваме факта, че няма да отделят топлина или да консумират енергия като съществуващите към момента устройства.

Това е така, защото те, теоретично, ще обработват данните под формата на фотони, вместо като електрони.

Казваме "на теория", защото въпреки че компании като IBM и Intel, които се стремят към изчисленията на базата на светлината, това е по-лесно да се каже, отколкото да се направи.

Кодирането на информация във фотони е достатъчно лесно – вече го правим, когато изпращаме информация през оптичните влакна, т. е. постоянно.  

Но откриването на начин как един компютърен чип да получи и обработи данните, съхранени във фотоните, е достатъчно трудно заради онова, което прави светлината толкова примамлива: тя е ужасно бърза за съществуващите чипове и те не могат да я прочетат.

Ето защо светлинната информация, която лети през оптичните кабели по света към момента се преобразува в по-бавни електрони. Но по-добра алтернатива би било да забавим светлината и да я превърнем в звук.

И именно това са направили учените от университета в Сидни, Австралия.

"Информацията в нашия чип под акустична форма пътува пет пъти по-бавно от онази в оптичния домейн," казва ръководителят на проекта Бриджит Стилър.

"Като разликата между гръмотевицата и светкавицата."

Това означава, че компютрите ще могат да се облагодетелстват от информацията, пренасяна със светлинна скорост, няма да излъчват топлина, създавана от съпротивлението на електроните, и няма да има вмешателство от страна на електромагнитната радиация – освен това ще може да забави информацията достатъчно, за да могат компютърните чипове да направят нещо полезно с нея.

"За да станат светлинните компютри реалност, фотонната информация трябва да се забави, за да може да бъде обработена, разбита, съхранена и разбрана," казва Мориц Мърклайн, който също участва в изследването.

"Тази стъпка е много важна в областта на обработването на оптична информация, тъй като тази концепция изпълнява всички изисквания на настоящите и бъдещи поколения оптични комуникационни системи," добавя друг учен от екипа, Бенджамин Егълтън.

Учените постигнали заветната цел като разработили система за съхранение, която точно прехвърля между светлинните и звукови вълни върху фотонен микрочип – типът чип, който ще се използва в компютрите, основани на светлинното предаване на информация.    

Първо фотонната информация навлиза в чипа като светлинен импулс (жълт), където той си взаимодейства с "пишещ" импулс (син), който създава акустична вълна, която съхранява информацията.

Друг светлинен импулс, наречен "четящ" импулс (син), разчита тези звукови данни и отново ги предава под формата на светлина (жълто).

Въпреки че светлината безпрепятствено преминава през чипа за 2 до 3 наносекунди, веднъж записана под формата на звукова вълна, информацията ще остава в чипа до 10 наносекунди, достатъчно, за да бъде получена и обработена.

Фактът, че екипът е успял да превърне светлината в звукова вълна, не само я забавя, но също така прави възстановяването на информацията по-точно.

И за разлика от предишните опити, системата работи по широка честотна лента.

"Създаването на акустичен буфер вътре в чипа подобрява способността ни за контрол на информацията в няколко различни величини," казва Мърклайн.

"Системата ни не е ограничена до тясна честотна лента. Затова за разлика от предходните системи, тази ни позволява да съхраняваме информация в няколко дължини на вълната едновременно, което изключително увеличава ефикасността на това устройство," добавя Стилър.

Е, добре дошли в бъдещето!

по статията работи: Величка Мартинова

източник: sciencealert.com