@ 2018.03.08 , 13:00

电脑新时代:像“声波”一样储存光信息

电脑新时代:像“声波”一样储存光信息
credit:123RF

去年,科学家们的探索前进了一大步,创造了电脑的新时代。

史无前例地,他们在电脑芯片里像声波一样地储存了光信息,研究者们把这比拟成像雷声一样去捕捉闪电。

这听起来可能会有一点奇怪,但是如果我们想要改变我们当前低效率的电脑状态,让它成为以光速来运转数据的光子型电脑,那么这种变化是很重要的。

光子型电脑的运行是有巨大潜力的,它至少比我们现在的笔记本电脑要快20倍,而且它还不会像现在的电脑一样产生热量并吸收能量。

从理论上说,这是因为他们是以光子而不是电子的形式来运行数据的。

尽管理论上像IBM和英特尔公司追求这种光子型电脑,但是这种转变说起来容易做起来却很难。

把信息以代码形式转变成光子是很简单的,我们在这方面也做了一些努力,比如我们可以通过光学纤维来传递信息。

但是对于电脑芯片来说,找到一种合适的方式来检索和运行光子形式储存的信息是相当困难的,因为现有的微芯片读取数据的速度是难以实现光速般的快速程度的。

这就是本可以网络上飞速运行的光子形式信息现在只能够转换成慢速的电子形式信息的原因,但是如果有一个更好的替代物的话,就可以用来减慢光速并把它转换成声速运行。

这就是澳大利亚Sydney 大学的研究者们完成的伟大创新。

“我们芯片里的信息以声速形式来传播的话将会比光速形式传播要慢5倍,”该研究课程的指导者Birgit Stiller 说。

“这就跟打雷和闪电传播速度的不同是一样的。”

这就意味着,通过光子来传播数据是非常有利的,因为它不会受到来自电子的阻力,可以实现高速度,零热量传播,它也不会受到来自电磁辐射(也可能会减慢数据的传播速度)的干扰,所以电脑芯片需要帮助实现这种光子传播模式。

“为了让这种光子型电脑成为商业性的现实,芯片里面的光子数据需要被减速以便信息能够被处理,可以选择路径,可以被储存和获取,”研究者Moritz Merklein 说。

“这在光学信息传播领域是非常重要的一步,因为这种观念能够满足现在和未来光通信系统的所有需求,”Benjamin Eggleton 补充说。

研究团队开发了一个记忆系统,它能够准确地在一个光子型微芯片上的光波和声波之间实现转换,这种微芯片将会用于光子型电脑。

下面是它运行的画面:

首先,光子型信息以一束光(黄色)脉冲的形式进入这个芯片,在这里它和里面的脉冲(蓝色)相互作用,产生了一个储存数据的光波。

里面那个蓝色的可识别的脉冲随后进入这个声波数据,并再次像黄色光束脉冲一样继续传播下去。

畅通无阻的光束能够以2到3纳秒的速度在这个芯片里面运行,一旦以声波形式储存,信息能够在芯片里面保存长达10纳秒,这是足够长时间的可以用来检索和处理数据。

事实上,研究者们能够将光转换成声波形式,不仅仅减慢了光速,也让数据的检索更为准确。

和先前的尝试不同的是,这个系统是在一个较宽的通讯频带里运行的。

“在芯片里面设立了一个声波的缓冲带,若干倍地提高了我们控制信息的能力。”Merklein 说。

“我们的系统不仅仅局限于一个窄带宽,所以和先前系统不同的是,这可以让我们同时以多种波长来储存和检索信息,这极大地增加了设备运行的效率,”Stiller 补充说。

本文译自 sciencealert,由译者 黑天鹅 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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