Inicio > Prensa > La conmutación óptica a velocidades récord abre la puerta a la electrónica y las computadoras ultrarrápidas basadas en la luz:
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| Profesor Asistente de Física y Ciencias Ópticas de la Universidad de Arizona Mohammed Hassan CRÉDITO Cortesía de M. Hassan/Universidad de Arizona |
Abstracto:
Imagine una computadora doméstica que funcione 1 millón de veces más rápido que el hardware más caro del mercado. Ahora, imagine ese nivel de poder de cómputo como el estándar de la industria. Los investigadores de la Universidad de Arizona esperan allanar el camino para esa realidad utilizando la computación óptica basada en la luz, una mejora notable de los transistores basados en semiconductores que actualmente funcionan en el mundo.
La conmutación óptica a velocidades récord abre la puerta a la electrónica y las computadoras ultrarrápidas basadas en la luz:
Tucson, Arizona | Publicado el 24 de marzo de 2023
“Los transistores basados en semiconductores se encuentran en todos los dispositivos electrónicos que usamos hoy en día”, dijo Mohammed Hassan, profesor asistente de física y ciencias ópticas. “Son parte de todas las industrias, desde juguetes para niños hasta cohetes, y son los principales componentes básicos de la electrónica”.
Hassan formó un equipo internacional de investigadores que publicó el artículo de investigación "Conmutación óptica ultrarrápida y codificación de datos en campos de luz sintetizados" en Science Advances en febrero. El investigador asociado postdoctoral en física de Arizona Dandan Hui y el estudiante graduado en física Husain Alqattan también contribuyeron con el artículo, además de investigadores de la Universidad Estatal de Ohio y la Universidad Ludwig Maximilian de Munich.
Los semiconductores en la electrónica se basan en señales eléctricas transmitidas a través de microondas para cambiar, ya sea permitir o evitar, el flujo de electricidad y datos, representado como "encendido" o "apagado". Hassan dijo que el futuro de la electrónica se basará en cambio en el uso de luz láser para controlar señales eléctricas, abriendo la puerta para el establecimiento de "transistores ópticos" y el desarrollo de electrónica óptica ultrarrápida.
Desde la invención de los transistores semiconductores en la década de 1940, el avance tecnológico se ha centrado en aumentar la velocidad a la que se pueden generar las señales eléctricas, medida en hercios. Según Hassan, los transistores semiconductores más rápidos del mundo pueden funcionar a una velocidad de más de 800 gigahercios. La transferencia de datos a esa frecuencia se mide en una escala de picosegundos, o una billonésima de segundo.
La potencia de procesamiento de la computadora ha aumentado constantemente desde la introducción del transistor semiconductor, aunque Hassan dijo que una de las principales preocupaciones en el desarrollo de una tecnología más rápida es que el calor generado al agregar transistores a un microchip eventualmente requeriría más energía para enfriarse de la que puede pasar. el chip.
En su artículo, Hassan y sus colaboradores analizan el uso del encendido y apagado totalmente óptico de una señal de luz para alcanzar velocidades de transferencia de datos superiores a un petahercio, medido en la escala de tiempo de attosegundos. Un attosegundo es una trillonésima parte de un segundo, lo que significa que la transferencia de datos es 1 millón de veces más rápida que los transistores semiconductores más rápidos.
Si bien ya se demostró que los interruptores ópticos alcanzan velocidades de procesamiento de información más rápidas que las de la tecnología basada en transistores semiconductores, Hassan y sus coautores pudieron registrar las señales de encendido y apagado de una fuente de luz a escala de mil millonésimas de segundo. Esto se logró aprovechando una característica de la sílice fundida, un vidrio que se usa a menudo en óptica. La sílice fundida puede cambiar instantáneamente su reflectividad y, mediante el uso de láseres ultrarrápidos, Hassan y su equipo pudieron registrar cambios en la señal de una luz en la escala de tiempo de attosegundos. El trabajo también demostró la posibilidad de enviar datos en forma de "uno" y "cero" que representan el encendido y apagado a través de la luz a velocidades que antes eran imposibles.
“Este nuevo avance también permitiría la codificación de datos en pulsos láser ultrarrápidos, lo que aumentaría la velocidad de transferencia de datos y podría usarse en comunicaciones de larga distancia desde la Tierra hacia el espacio profundo”, dijo Hassan. “Esto promete aumentar la velocidad límite del procesamiento de datos y la codificación de información y abrir un nuevo ámbito de tecnología de la información”.
El proyecto fue financiado por una subvención de $1.4 millones otorgada a Hassan en 2018 por la Fundación Gordon y Betty Moore, una organización que tiene como objetivo "crear resultados positivos para las generaciones futuras" mediante el apoyo a la investigación sobre descubrimientos científicos, conservación ambiental y atención al paciente. El artículo también se basó en el trabajo respaldado por el Programa de Investigación de Jóvenes Investigadores de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos.
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Daniel Stolte
Universidad de Arizona
Oficina: 520-626 4402-
Contacto experto
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