Исследователи Вандербильта разработали следующее поколение сверхбыстрой передачи данных, которое может позволить производить и без того высокопроизводительные вычисления "по требованию"." Технология устраняет узкие места в потоках данных с помощью гибридного волновода из диоксида кремния и ванадия, который может включать и выключать свет менее чем за одну триллионную секунды.

Статья "Субпикосекундное время отклика гибридного VO2: кремниевый волновод при 1550 нм" была опубликована в журнале Advanced Optical Materials 4 декабря.

Коллаборационисты Шарон Вайс, профессор кафедры электротехники, физики и материаловедения Корнелиус Вандербильт и Ричард Хаглунд, профессор физики Стивенсона, первыми продемонстрировали, что можно достичь скорости передачи данных, превышающей один терабит в секунду на одном канале. Они создали гибридный кремниевый чип, включив небольшое количество диоксида ванадия-сверхбыстрого переключающегося фазового материала-для расширения возможностей кремниевой фотоники.

Световые импульсы, вводимые в кремниевый волновод, избирательно выключались, когда другой световой импульс попадал на диоксид ванадия. Удивительная скорость, с которой световые импульсы были выключены, а затем снова включены, является следствием свойств материала диоксида ванадия и длительности времени, в течение которого два лазерных импульса взаимодействуют в диоксиде ванадия. Кремниевые волноводы были изготовлены в центре Нанофазных наук о материалах Национальной лаборатории Ок-Риджа в рамках спонсируемой Министерством энергетики пользовательской программы. Инкорпорация диоксида ванадия проводилась в Институте нанотехнологий им.Вандербильта.

"Наше долгосрочное сотрудничество, вызванное разговором между двумя аспирантами в чистой комнате Винса, привело к демонстрации сверхбыстрой оптической коммутации с использованием кремниевого волновода", - сказал Вайс, также директор Винса. - Это означает, что мы можем очень быстро включать и выключать свет, пока он движется по информационной магистрали, меньшей толщины ваших волос, которая сделана из того же материала внутри компьютеров и мобильных телефонов."

Кремниевая фотоника использует световые импульсы вместо импульсов электрического тока для передачи больших объемов данных в виде информационных битов (0s и 1s). Данные могут быть закодированы в световые импульсы, которые перемещаются по оптическому волокну. Когда световой импульс достигает места назначения, фотоприемники преобразуют свет обратно в электронный информационный сигнал. Этот подход значительно повысил скорость обработки и вычислительную мощность компьютеров с тех пор, как в конце 1980-х годов начались исследования в области кремниевой фотоники. Теперь, когда почти каждая часть повседневной жизни имеет онлайн-или цифровой компонент, совершенствование оптических вычислительных технологий представляет значительный интерес для коммерческих и промышленных технологических фирм.

"Мы можем включать и выключать свет быстрее, чем кто-либо другой, используя эту информационную магистраль, а это означает, что будущие компьютеры могут работать намного быстрее, а также с меньшей мощностью, чем нынешние компьютеры, используя свет", - сказал Хаглунд.

Вайс и Хаглунд говорят, что следующими шагами на пути к практической реализации этой изменяющей правила игры инновации будут оптимизация размера, формы и объема компонента диоксида ванадия и исследование альтернативных конфигураций гибридного волновода.

ИСТОЧНИК