_ Inovație cheie în fotonic componentele ar putea transforma tehnologia de supercalculare

Circuite integrate fotonice programabile (PPIC) procesează undele luminoase pentru calcul, detecție și semnalizare în moduri care pot fi programate pentru a se potrivi diverselor cerințe. Cercetătorii de la Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), din Coreea de Sud, cu colaboratori de la Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), au realizat un progres major în încorporarea sistemelor microelectromecanice în PPIC-uri.

Cercetările lor au fost publicate în revista Nature Photonics.

„Procesoarele fotonice programabile promit să depășească supercalculatoarele convenționale, oferind capacități de calcul mai rapide, mai eficiente și masiv paralele”, spune Sangyoon Han de la echipa DGIST. El subliniază că, pe lângă vitezele crescute obținute prin utilizarea luminii în loc de curent electric, reducerea semnificativă a consumului de energie și a dimensiunii PPIC-urilor ar putea duce la progrese majore în inteligența artificială, rețelele neuronale, calculul cuantic și comunicațiile.

Sistemele microelectromecanice (MEMS) aflate în centrul noului progres sunt componente minuscule care pot interconversia modificări optice, electronice și mecanice pentru a îndeplini o varietate de funcții de comunicare și mecanice necesare unui circuit integrat.

p>Cercetătorii cred că sunt primii care integrează tehnologiile MEMS fotonice pe bază de siliciu pe cipurile PPIC care funcționează cu cerințe de putere extrem de scăzute.

„Inovația noastră a redus dramatic consumul de energie la niveluri de femtowatt, ceea ce este de peste un milion de ori o îmbunătățire față de stadiul anterior al tehnicii”, spune Han. Tehnologia poate fi, de asemenea, construită pe cipuri de până la cinci ori mai mici decât opțiunile existente.

O cheie a reducerii dramatice a cerințelor de putere a fost îndepărtarea de dependența de schimbările de temperatură cerute de „termo-termo-ul” dominant. sisteme optice" utilizate în prezent. Mișcările mecanice minuscule necesare sunt alimentate de forțe electrostatice – atracțiile și repulsiile dintre sarcinile electrice fluctuante.

Componentele integrate pe cipurile echipei pot manipula o caracteristică a undelor luminoase numită „fază” și controlează cuplarea dintre diferite ghiduri de undă paralele, care ghidează și constrâng lumina. Acestea sunt cele mai fundamentale două cerințe pentru construirea PPIC-urilor. Aceste caracteristici interacționează cu „actuatoare” micromecanice (în esență întrerupătoare) pentru a completa circuitul integrat programabil.

Cheia progresului a fost aplicarea conceptelor inovatoare la fabricarea pieselor pe bază de siliciu necesare. În mod crucial, procesul de fabricație poate fi utilizat cu tehnologia convențională a plachetelor de siliciu. Acest lucru îl face compatibil cu producția la scară largă de cipuri fotonice esențiale pentru aplicațiile comerciale.

Echipa intenționează acum să-și perfecționeze tehnologia pentru a construi și comercializa un computer fotonic care va depăși computerele electronice convenționale într-o mare varietate. a aplicatiilor. Han spune că exemplele de utilizări specifice includ sarcinile cruciale de inferență în inteligența artificială, procesarea avansată a imaginilor și transmisia de date cu lățime de bandă mare.

„Ne așteptăm să continuăm să depășim limitele tehnologiei computaționale, contribuind și mai mult la domeniul fotonicii și aplicațiile sale practice în tehnologia modernă”, conchide Han.

(Fluierul)