광학 스위치가 컴퓨터 칩 사이에서 매우 빠르게 빛을 재路由할 수 있다

연구자들은국립 표준 기술 연구소(NIST)에서 광학 스위치를 개발했으며, 이는 20억 분의 1초 내에 컴퓨터 칩 사이에서 빛을 재路由할 수 있습니다. 새로운 장치는 이전과 같은 장치보다 빠르며, 낮은 전압으로 인해 저렴한 실리콘 칩에 통합될 수 있습니다. 빛을 재路由할 때 칩은 매우 낮은 신호 손실을 경험합니다.

잠재적 응용 분야

새로운 칩은 컴퓨팅에 큰 영향을 미칠 것이며, 빛을 사용하여 정보를 처리하는 컴퓨터를 개발하는 데 도움이 될 것입니다. 데이터를 전송하는 데 光子를 사용하는 데에는 몇 가지 장점이 있습니다. 전기와 비교하여 더 빠른 속도와 에너지 효율성이 있습니다. 전기를 사용하면 컴퓨터 구성 요소가加熱되어 에너지가浪費되고, 컴퓨터 성능이 제한됩니다.

새로 개발된 스위치는 나노미터 규모의 금과 실리콘 광학, 전기 및 기계 구성 요소를 사용합니다. 이러한 구성 요소는 모두 밀집되어 있으며, 채널로 빛을 보냅니다. 이는 속도와 방향을 변경합니다.

장치는 NIST 주도 국제 팀에 의해 Science에 설명되어 있습니다.

공동 저자 Christian Haffner는 NIST, ETH Zurich 및 Maryland 대학교의 연구원으로, 스위치에는 많은 잠재적 응용 분야가 있다고 말합니다. 이는 자율 주행 자동차에서 광선의 방향을 바꿀 수 있으며, 도로와 다른 차량 및 보행자와의 거리를 측정하는 데 사용될 수 있습니다. 스위치는 또한 신경망 내에서 더 강력한 광 기반 회로를 사용하여 전기 기반 회로를 대체하는 데 사용될 수 있습니다.

새로운 스위치의 주요 이점 중 하나는 빛 신호를 재路由하는 데 매우 적은 에너지가 필요하다는 것입니다. 이는 양자 컴퓨팅에서 매우 중요할 수 있습니다. 양자 컴퓨터는 데이터를 처리하는 데 사용되는 하위 원자 粒子 간의 취약한 관계를 가지고 있습니다. 이러한 粒子 간의 관계가 깨지지 않도록 컴퓨터는 매우 낮은 온도와 낮은 전력에서 작동해야 합니다. 새로 개발된 스위치는 에너지를 훨씬 적게 필요로 하므로 양자 컴퓨팅에서 중요한 역할을 할 수 있습니다.

오랜 시간 동안 지속되어 온 믿음을 도전하다

Haffner는 그의 동료 연구원 Vladimir Akysuk와 Henri Lezec와 함께, 새로운 발견은 과학 커뮤니티에서 오랜 시간 동안 지속되어 온 많은 믿음을 도전한다고 말합니다. 많은 연구자들은 이러한 유형의 스위치가 실용적이지 않을 것이라고 믿고 있으며, 큰 크기와 높은 전압으로 인해 느린 성능을 낼 것이라고 생각합니다.

설정에는 파장이 있는 채널이 있으며, 광선이 그 안으로 들어갑니다. 일부 광선이 나와서 몇 나노미터 떨어진 공동으로 들어갑니다.

스위치는 또한 몇십 나노미터 위에 подвеш된 얇은 금 막을 사용합니다. 이는 실리콘 디스크에 구멍이 뚫려 있으며, 광선이 돌아가며 일부가 막에 부딪히고 전자 그룹을 진동시키는 플라즈몬을 유도합니다. 이러한 진동은 광선과 전자파의 혼합입니다. 진동하는 전자는 더 짧은 파장을 가지고 있으며, 이는 연구자들이 나노 규모의 거리에서 플라즈몬을 조작하는 데 도움이 됩니다. 모든 것이 광학 스위치가 매우 комп팩트하도록 도와줍니다.

연구자들이 실리콘 디스크와 금 막 사이의 간격을 몇 나노미터 변경하면, 혼합된 광파의 위상이 지연되거나 앞으로 나아갑니다. 파의 위상이 채널 안으로 이동하는 광선과 재결합하면 두 광선이 빛을 방해하거나 원래 방향으로 계속 이동하도록 합니다. 이는 빛을 任意의 컴퓨터 칩으로 전송할 수 있도록 합니다.

연구 팀의 다음 단계는 실리콘 디스크와 금 막 사이의 거리를 줄이는 것입니다. 이를 통해 장치를 더 작게 만들 수 있으며, 이는 신호 손실을 더욱 줄여서 스위치를 더 유용하게 만들 수 있습니다.