Výzkumníci z Technical University of Denmark vyvinuli nanolaser, který by v budoucnu mohl umožnit přenos dat uvnitř počítačových čipů pomocí světla místo elektrických signálů. Taková změna by mohla omezit energetické ztráty a zahřívání elektroniky. Podle odhadu jednoho z autorů by použití podobných zdrojů světla mohlo snížit spotřebu počítačů přibližně na polovinu, jde však o výhled pro budoucí technologie, nikoli o výsledek testu hotového počítače.
Výsledky popisuje studie Meng Xionga a jeho kolegů zveřejněná v časopise Science Advances. Zařízení vzniklo v čistých prostorách laboratoře DTU Nanolab. Jeho základem je nanodutina, tedy struktura, která dokáže uzavřít a soustředit světlo do mimořádně malého prostoru. Vědci tím překonali dosavadní omezení spojená s miniaturizací laserů.
Nanolaser při pokusu osvětlili vnějším světelným paprskem. V jeho aktivní oblasti se současně soustředí světlo i elektrony, což umožňuje vznik laserového záření při pokojové teplotě a s velmi nízkou spotřebou energie. Laser tedy v této podobě není napájen elektrickým proudem přímo v čipu. Právě jeho elektrické napájení označují autoři za jeden z hlavních úkolů pro další výzkum.
Světlo místo elektrických spojů
Počítačové čipy dnes zpracovávají data elektronicky, ale při přesunu informací mezi jejich částmi vzniká teplo a část energie se ztrácí. Fotony, tedy částice světla, mohou data přenášet rychle a s menšími ztrátami. Optické spoje se už používají například v dálkových telekomunikačních sítích, jejich zavedení přímo do počítačových čipů však vyžaduje velmi malé, účinné a snadno vyráběné světelné zdroje.
Nový nanolaser by podle výzkumníků mohl být jedním ze základních prvků takové technologie. Na jediný čip by se jich v budoucnu mohly vejít tisíce. Mohly by sloužit k přenosu dat mezi částmi procesoru nebo mezi čipem a pamětí. Výhodou je nejen malá velikost, ale také silné soustředění světla, které by mohlo najít uplatnění v optických senzorech a zobrazovacích systémech pro medicínu.
Praktické využití je zatím podmíněno několika dalšími kroky. Výzkumníci musí ukázat, že lze nanolaser spolehlivě vyrábět ve větším množství, elektricky ho napájet a propojit s dalšími součástmi čipu. Teprve poté bude možné ověřit skutečnou energetickou bilanci celého systému, včetně napájení, řízení a převodu dat. Odhad snížení spotřeby se proto týká možného budoucího nasazení, nikoli současného prototypu.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.