У США розробили чип із рекордно низьким енергоспоживанням
Поки традиційні процесори впираються у межі нагріву та енергоспоживання, американські дослідники зробили крок до комп’ютерів нового покоління. Вони створили фотонний пристрій, який використовує світло замість електрики для обробки інформації — і при цьому споживає рекордно мало енергії.
Про це повідомляє NNews із посиланням на Tech Xplore.
Як працює новий фотонний чип
Дослідники з University of Pennsylvania та Montana State University поєднали двовимірний напівпровідник диселенід молібдену (MoSe₂) із фотонною нанопорожниною. Така конструкція дозволяє світловим сигналам взаємодіяти між собою — саме це роками залишалося головною проблемою фотонних технологій.
На відміну від електронів, фотони практично не взаємодіють між собою природним шляхом. Через це створення повноцінних “світлових комп’ютерів” було надзвичайно складним завданням.
Що таке екситон-поляритони
Щоб змусити світло взаємодіяти, вчені використали так звані екситон-поляритони — гібридні квазічастинки, які поєднують властивості світла та матерії.
Фактично система створює стан, де фотони поводяться не лише як світло, а й частково як матеріальні частинки. Це дозволяє їм “впливати” один на одного та виконувати логічні операції.
Нанопорожнина у структурі працює як надточна пастка для світла, стискаючи ці частинки у крихітному просторі та значно підсилюючи взаємодію.
Рекордно низьке енергоспоживання
Нова система змогла виконувати оптичне перемикання приблизно при 4 фемтоджоулях енергії. Це надзвичайно малий показник навіть за мірками сучасної фотоніки.
Для порівняння: один фемтоджоуль — це одна квадрильйонна частина джоуля. Настільки низьке енергоспоживання може стати критично важливим для майбутніх AI-систем та дата-центрів, які сьогодні споживають величезні обсяги електроенергії.
Чому це важливо
Фотонні чипи вважаються одним із найперспективніших напрямків розвитку обчислювальної техніки. Світло передає дані швидше за електрони та майже не створює тепла.
Якщо технологію вдасться масштабувати, у майбутньому це може:
- значно прискорити роботу штучного інтелекту;
- зменшити енергоспоживання серверів;
- допомогти розвитку квантових комп’ютерів;
- відкрити шлях до нових типів процесорів.
Дослідники вже працюють над об’єднанням кількох нанопорожнин у великі фотонні схеми, які зможуть містити тисячі оптичних компонентів на одному чипі.
Цікавий факт
Світло у вакуумі рухається зі швидкістю майже 300 тисяч кілометрів на секунду. Саме тому фотонні комп’ютери теоретично можуть бути не лише енергоефективнішими, а й значно швидшими за сучасні електронні системи.
