Международная группа ученых, работающая под эгидой Сколтех и IBM представила результат длительной и напряженной работы – новый оптический коммутатор, способный ускорять вычисления в 1000 раз. При этом он отличается высокой энергоэффективностью и потребляет крайне мало энергии. Появление оборудования на его основе сможет сделать компьютеры невероятно мощными и экономичными. Но за счет чего становится возможным достичь такого успеха? Один из разработчиков рассказал, что это было достигнуто благодаря фотонам.
Дело в том, что для переключения «транзистора» из одного положения в другое, требуется всего несколько фотонов. Он раскрыл и еще больший секрет – одна из лабораторных моделей использует всего 1 (!) фотон для переключения состояний при температуре, соответствующей комнатной. В то же время исследователи трезво оценивают результаты работы и заявляют о том, что возможности из разработки могут быть полностью раскрыты только в полностью оптическом сопроцессоре, который может быть разработан в ближайшие годы.
Использование одиночных фотонов не дает большого пространства для улучшений, но ученые уже наметили направления будущей работы. В частности, есть реальная возможность улучшить и без того крайне малое энергопотребление. Если сравнивать новый оптический коммутатор с самыми современными электронными, то они потребляют энергии больше в несколько десятков раз. Кроме того, электронные коммутаторы требуют охлаждения, что так же приводит к дополнительным расходам на эксплуатацию.
В основе коммутационного оптического элемента лежат два лазера. Один из них мощный и называется лазером накачки. Другой, более слабый, управляет его работой, испуская в определенные моменты времени несколько фотонов. Ученые применили ряд инновационных решений и материалов, чтобы снизить потребление энергии до возможного минимума. Кроме того, новый коммутатор может выступать в роли усилителя входящего сигнала с коэффициентом усиления до 23 000 и как компонента связи между устройствами.
