क्वांटम कंप्यूटिंग
ऑप्टिकल स्विच कंप्यूटर चिप्स के बीच बहुत तेजी से प्रकाश को मोड़ सकता है
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शोधकर्ताओं ने नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी (एनआईएसटी) में एक ऑप्टिकल स्विच विकसित किया है जो 20 अरबवें हिस्से में कंप्यूटर चिप्स के बीच प्रकाश को मोड़ सकता है। यह नया डिवाइस किसी भी समान डिवाइस से तेज है, और इसका उपयोग कम लागत वाले सिलिकॉन चिप्स में किया जा सकता है क्योंकि इसका वोल्टेज कम है। जब यह प्रकाश को मोड़ता है, तो चिप बहुत कम सिग्नल हानि का सामना करती है।
संभावित अनुप्रयोग
नया चिप कंप्यूटिंग के लिए बड़े प्रभाव डालेगा, और यह एक कंप्यूटर विकसित करने में मदद करेगा जो प्रकाश का उपयोग करके जानकारी को संसाधित करता है, न कि बिजली का। डेटा को परिवहन करने के लिए फोटॉन का उपयोग करने से कई फायदे होते हैं, जिनमें तेजी से यात्रा और ऊर्जा दक्षता शामिल है। बिजली का उपयोग करने से कंप्यूटर घटक गर्म हो जाते हैं, जो ऊर्जा को बर्बाद करते हैं और कंप्यूटर के प्रदर्शन को सीमित करते हैं।
नव विकसित स्विच नैनोमीटर-स्केल सोने और सिलिकॉन ऑप्टिकल, इलेक्ट्रिकल और यांत्रिक घटकों का उपयोग करता है। वे सभी घने रूप से पैक किए जाते हैं और एक चैनल में प्रकाश को भेजते हैं। इससे इसकी गति और यात्रा की दिशा प्रभावित होती है।
इस डिवाइस का वर्णन एनआईएसटी के नेतृत्व वाली अंतरराष्ट्रीय टीम द्वारा विज्ञान में किया गया था।
एनआईएसटी, ईटीएच ज्यूरिख और मैरीलैंड विश्वविद्यालय के सह-लेखक क्रिस्टियन हाफनर के अनुसार, स्विच के कई संभावित अनुप्रयोग हैं। इसका उपयोग ड्राइवरलेस वाहनों में प्रकाश किरणों को मोड़ने के लिए किया जा सकता है जो सड़क को स्कैन करती हैं ताकि अन्य वाहनों और पैदल यात्रियों की दूरी को मापा जा सके। स्विच का उपयोग तंत्रिका नेटवर्क के भीतर भी किया जा सकता है, जो बिजली आधारित लोगों के बजाय अधिक शक्तिशाली प्रकाश आधारित सर्किट का उपयोग करता है।
नया स्विच का एक बड़ा लाभ यह है कि यह प्रकाश संकेतों को मोड़ने के लिए बहुत कम ऊर्जा का उपयोग करता है, जो क्वांटम कंप्यूटिंग में बहुत महत्वपूर्ण हो सकता है। एक क्वांटम कंप्यूटर में उप-परमाणु कणों के जोड़े के बीच एक नाजुक संबंध होता है, जो डेटा को संसाधित करता है। उनकी नाजुक प्रकृति के कारण, कंप्यूटर को बहुत कम तापमान और शक्ति पर संचालित करने की आवश्यकता होती है ताकि कण जोड़े परेशान न हों। चूंकि नव विकसित स्विच बहुत कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है, यह क्वांटम कंप्यूटिंग का एक महत्वपूर्ण पहलू हो सकता है।
लंबे समय से आयोजित मान्यताओं को चुनौती देना
हाफनर के अनुसार, अपने सहयोगियों व्लादिमीर अक्सुक और हेनरी लेज़ेक के साथ, नए निष्कर्ष वैज्ञानिक समुदाय के भीतर कई लंबे समय से आयोजित मान्यताओं का खंडन करते हैं। कई शोधकर्ता मानते हैं कि इस प्रकार के स्विच व्यावहारिक नहीं होंगे क्योंकि उनका आकार बड़ा है और वे उच्च वोल्टेज पर संचालित होते हैं जो धीमी गति का कारण बनते हैं।
सेटअप में एक ट्यूब के आकार का चैनल होता है जिसे वेवगाइड कहा जाता है, और एक प्रकाश किरण इसके भीतर यात्रा करती है। एक ऑफ-रैंप है जहां कुछ प्रकाश एक केविटी में निकलता है जो कुछ नैनोमीटर दूर है।
स्विच एक पतली सोने की झिल्ली का भी उपयोग करता है जो एक सिलिकॉन डिस्क के ऊपर कुछ दस नैनोमीटर निलंबित है, जिसमें केविटी खुदाई की जाती है। जब प्रकाश घूमता है, तो कुछ बाहर निकलता है और झिल्ली से टकराता है। यह गतिविधि झिल्ली की सतह पर इलेक्ट्रॉनों के समूहों को दोलन करने के लिए प्रेरित करती है। दोलन को प्लास्मोन कहा जाता है, और यह प्रकाश तरंग और इलेक्ट्रॉन तरंग का मिश्रण है। दोलन इलेक्ट्रॉनों का एक छोटा तरंग दैर्ध्य होता है जो शोधकर्ताओं को नैनोस्केल दूरी पर प्लास्मोन को मैनिपुलेट करने में मदद करता है। इससे ऑप्टिकल स्विच बहुत कॉम्पैक्ट रहता है।
यदि शोधकर्ता सिलिकॉन डिस्क और सोने के सदस्य के बीच की दूरी को कुछ नैनोमीटर द्वारा बदलते हैं, तो हाइब्रिड प्रकाश तरंग का चरण देरी हो जाता है या आगे बढ़ जाता है। जब तरंग का चरण ट्यूब के आकार के चैनल में यात्रा करने वाले प्रकाश के साथ पुनः संयुक्त होता है, तो दो बीम प्रकाश को रोकते हैं या अपनी मूल दिशा में जारी रखते हैं। इससे प्रकाश को किसी भी अन्य कंप्यूटर चिप में स्थानांतरित करने की अनुमति मिलती है।
टीम के अगले चरणों में सिलिकॉन डिस्क और सोने की झिल्ली के बीच की दूरी को कम करना शामिल है ताकि डिवाइस को छोटा बनाया जा सके। इससे सिग्नल हानि को और कम करने में मदद मिलेगी, जिससे स्विच विभिन्न उद्योगों के लिए और भी उपयोगी हो जाएगा।
