Anonim

Algoritme baru membuka jalan bagi komputer berbasis cahaya

Elektronik

John Anderson

11 Juni 2015

2 gambar

Interkoneksi optik yang terbuat dari silikon bertindak sebagai prisma untuk mengarahkan cahaya inframerah mentransfer data antar chip komputer

Algoritma desain terbalik yang dikembangkan oleh insinyur Stanford memungkinkan desain interkoneksi silikon yang mampu mentransmisikan data antara chip komputer melalui cahaya. Proses baru menggantikan sirkuit kabel yang digunakan untuk menyampaikan informasi secara elektronik, yang dapat mengarah pada pengembangan komputer berbasis cahaya yang sangat efisien.

Sementara pengangkatan berat dalam pemrosesan komputer terjadi di dalam chip, analisis oleh profesor teknik elektro Stanford, David Miller, menunjukkan bahwa hingga 80 persen dari kekuatan mikroprosesor yang dimakan oleh transmisi data sebagai aliran elektron melalui interkoneksi kawat. Pada dasarnya, pengiriman membutuhkan jauh lebih banyak energi daripada produksi, dan mengunyah semua kekuatan itu adalah alasan laptop memanas.

Terinspirasi oleh teknologi optik internet, para peneliti berusaha untuk memindahkan data antara chip lebih dari benang serat optik berseri-seri foton cahaya. Selain menggunakan energi yang jauh lebih sedikit daripada interkoneksi kawat tradisional, interkonek optik skala chip dapat membawa lebih dari 20 kali lebih banyak data.

Mayoritas serat optik terbuat dari silikon, yang transparan untuk cahaya inframerah dengan cara yang sama kaca adalah cahaya tampak. Jadi, menggunakan interkoneksi optik terbuat dari silikon adalah pilihan yang jelas. "Karya silikon, " kata Tom Abate, direktur komunikasi Stanford Engineering. "Seluruh industri tahu cara bekerja dengan silikon."

Tetapi interkonek optik perlu dirancang satu per satu, membuat peralihan ke teknologi menjadi tidak praktis untuk komputer karena sistem seperti itu memerlukan ribuan tautan semacam itu. Di situlah algoritma desain invers masuk.

Perangkat lunak ini menyediakan para insinyur dengan rincian tentang bagaimana struktur silikon perlu dirancang untuk melakukan tugas-tugas khusus untuk sirkuit optik mereka. Kelompok ini merancang rangkaian optik yang berfungsi di laboratorium, salinan dibuat, dan semua bekerja dengan sempurna meskipun dibangun dengan peralatan yang kurang dari ideal. Para peneliti mengutip ini sebagai bukti kelayakan komersial sirkuit optik mereka, karena pabrik fabrikasi komersial yang khas menggunakan peralatan manufaktur yang sangat tepat dan canggih.

Sementara rincian fungsi algoritma adalah kompleks tad, pada dasarnya bekerja dengan merancang struktur silikon yang mampu membelokkan cahaya inframerah dalam berbagai cara yang bermanfaat, seperti prisma membengkokkan cahaya yang terlihat menjadi pelangi. Ketika cahaya dipancarkan pada sambungan silikon, dua panjang gelombang, atau warna, cahaya memisah pada sudut kanan dalam bentuk T. Setiap benang silikon sangat kecil - 20 bisa duduk berdampingan di dalam rambut manusia.

Interkoneksi optik dapat dibangun untuk mengarahkan frekuensi spesifik cahaya inframerah ke lokasi tertentu. Dan itu adalah algoritma yang menginstruksikan cara membuat prisma silikon ini dengan jumlah yang tepat dan lengkungan cahaya inframerah. Setelah perhitungan dibuat untuk bentuk yang tepat untuk setiap tugas tertentu, pola barcode kecil terukir pada sepotong silikon.

Membangun komputer yang sebenarnya yang menggunakan interkoneksi optik belum direalisasikan, tetapi algoritma ini merupakan langkah besar pertama. Penggunaan potensial lainnya untuk algoritmanya antara lain merancang sistem mikroskopi ringkas, komunikasi kuantum ultra-aman, dan komunikasi optik bandwidth tinggi.

Tim menggambarkan pekerjaan mereka di jurnal Nature Photonics .

Sumber: Universitas Stanford

Algoritma desain terbalik dirancang oleh insinyur Stanford etches pola khusus pada silikon untuk mengarahkan cahaya inframerah

Interkoneksi optik yang terbuat dari silikon bertindak sebagai prisma untuk mengarahkan cahaya inframerah mentransfer data antar chip komputer

Direkomendasikan Pilihan Editor