Российские ученые хотят принести компьютерам свет | Последние обзоры, анализ и новости в деталях, Технологии и инновации Marchmont.ru

Технологии и инновации

Российские ученые хотят принести компьютерам свет

6 Март '17
Создание оптических, или фотонных, компьютеров на базе принципиально новых технологий, способных «отправить в отставку» саму концепцию вычислительных систем на основе кремния и сделать вычисления на порядки быстрее, чем все то, что мы можем себе вообразить сегодня, – вожделенная цель ведущих исследовательских лабораторий во всем мире. Предлагаем вашему вниманию лишь два примера того, чего добились на пути от мечты к реальности российские исследователи.

Сибирский свет

Команда исследователей Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) разработала технологию, позволяющую создать компьютеры, сигнал в которых будет передаваться не электричеством, а светом.

«Проводимые в ТУСУР исследования приближают ученых к созданию компактных, миниатюрных, энергонезависимых элементов управления световыми пучками, фактически, элементной базы, которую потом возможно будет использовать для обработки и передачи данных в оптических компьютерах. И осуществлять это с меньшими энергопотерями и с большей скоростью по сравнению с современной электроникой», – заявили разработчики.

Сообщается, что начало проекту было положено в ходе работы над проблемой управления лучами света в кристаллах. Был найден способ, в котором лазер применили для записывания информации в кристаллы ниобата лития, поскольку было выяснено, что только они обладают необходимыми свойствами.

Суть подхода в том, что были объединены эффект преломления луча внутри кристалла при определенных условиях под нужным углом и эффект образования в кристалле электрического поля.

Таким образом были получены кристаллы с созданной светом фотонной структурой – сетью дорожек-волноводов диаметром в несколько микрон, по которым и передается потом световой сигнал.

«Такие кристаллы с записанными волноводно-оптическими структурами можно сравнить с печатными платами, которые применяются в современной электронике», – сообщили в ТУСУР.

Московский шарик

Московские ученые и их коллеги за рубежом внесли свой вклад в решение общей задачи. Наиболее примечательной фигурой в одной из таких команд исследователей стал Михаил Трибельский, физик-теоретик из Московского государственного университета (МГУ) и Московского государственного университета информационных технологий, радиотехники и электроники (МИРЭА). Ученые из Франции и Испании активно присоединились к работе.

Эта команда создала вероятный прообраз конструктивного элемента компьютеров будущего, основанных не на электронных, а на фотонных технологиях.

Разработка ученых представляет собой миниатюрную диэлектрическую сферу, кремниевый шарик диаметром два сантиметра, с высоким показателем преломления и низким коэффициентом затухания излучения.

Компьютеры, работающие на изначальных технологиях, уже подходят к физическим пределам своих возможностей, утверждают ученые. В качестве альтернативы для повышения скорости работы процессоров предлагаются сверхбыстрые оптические системы, которые могли бы заменить электронные схемы. Для этого ученые искали материалы, с которыми можно было бы проводить манипуляции на масштабах, меньших длины волны излучения.

Это приводило к некоторым проблемам, в частности, к затуханию, а также рассеянию падающего на малые тела электромагнитного излучения. Российскому ученому вместе с зарубежными коллегами удалось решить эту задачу.

Теоретическое решение, опубликованное на Западе, г-н Трибельский предложил еще в 1984 году. Практическую реализацию идея получила лишь спустя 30 с лишним лет.