17 Января 2017
МОСКВА, 17 января Ученые из Московского физтеха запомнили, с какой скоростью информация может распространяться внутри световых чипов, и пришли к выводу, что их использование продлит скорость обмена информацией в примерно 500 раз, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Applied.
Шумы играют ключевую роль чуть ли не в бабе всех бытовых устройств: начиная с мобильных телефонов и телевизоров и заканчивая оптоволоконными сетями. Усиление сигнала неизбежно приводит к ухудшению соотношения сигнал-шум. Причём чем больше усиление или, как в нашем случае, компенсируемые потери, тем большого шума следует ожидать на выходе. В плазмонных волноводах с усилением это проявляется наиболее ярко, рассказывает Дмитрий Федянин из МФТИ в Долгопрудном, чьи слова приводит отдел связи с общественность вуза.
В последние годы зарубежные и отечественные ученые все активнее включаются над созданием световых аналогов современных полупроводниковых компьютеров, в которых роль носителя информации будет играть свет, а не электронный ток. На пути создания таких вычислительных устройств, которые в теории будут в сотни и тысячи раз быстрее простых компьютеров и потреблять заметно короче энергии, существует несколько очень сложных проблем, которые ученые сейчас постепенно решают. Одну из них физики из МФТИ недавно решили, сделал, как можно заставить свет бесконечно путешествовать внутри чипа, периодически усиливая его.
Вишневый и Федянин решили проверить, какие основные ограничения налагают эти помехи на скорость передачи данных внутри таких чипов. Для такого российским физикам пришлось разработать теорию, описывающую появление этих световых шумов, и создать на ее основе компьютерные модели, имитирующие процесс их возникновения.
Как разъясняют исследователи, главным источником шумов в световых компьютерах является так называемое спонтанное излучение – склонность электронов, которые ученые прокачивают через стенки плазмонных световодов, несанкционированно терять энергию и испускать частицы света. Эти частицы света обычно обладают случайными свойствами и широким спектром, благодаря чему они забивают световой сигнал и мешают определению того, несет ли текущий толчок логическую единицу или ноль.
Расчеты Федянина и Вишневого показывают, что эти шумы резко усиливаются при повышении коэффициента усиления света, что резко ограничивает их конструктивность или скорость работы из-за необходимости корректировать ошибки, возникающие при передаче данных. Часть из этих шумов можно отфильтровать, тогда как другие всегда будут оставаться в сигнале и ограничивать его применимость.
В целостном, по словам физиков, скорость передачи данных на один канал связи в таких чипах не будет превышать скорость работы полупроводниковых чипов в более чем 500 раз при одинаковых размерах световода и металлической дорожки внутри процессора.
Как надеются Вишневый и Федянин, разработанная ими теория и модели помогут инженерам подобрать наиболее оптимальные материалы и параметры для изготовления световодов, обеспечивающие определенные шумы при передаче сигнала, максимальную скорость передачи данных и низкое энергопотребление.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
комментарии (0)
Вы можете оставить комментарии от своего имени, через соц. сервисы