En la Universidad de Utah, creó una capa de invisibilidad para chips fotónicos.

De Dan Hixson / Facultad de Ingeniería de la Universidad de Utah Desde el manto invisible de Harry Potter hasta un dispositivo de ocultación romulano que hizo invisible un buque de guerra en el universo de Star Trek, la magia de invisibilidad siguió siendo el resultado de las fantasías de los escritores y soñadores de ciencia ficción. Los científicos estadounidenses han decidido corregir este hecho molesto y crearon el "manto de invisibilidad" para el procesador de fotones.

Rajesh Menon, profesor del Departamento de Ingeniería Electrónica e Informática de la Universidad de Utah, y su equipo desarrollaron una barrera de enmascaramiento para dispositivos fotónicos pasivos microscópicos, unidades de chips fotónicos estándar que funcionan con pulsos de luz en lugar de corriente eléctrica, para hacer que los chips sean más pequeños, más rápidos y consuman mucha menos energía en el futuro. .

La ventaja de los chips fotónicos sobre el silicio moderno es la velocidad y el consumo de menos energía. En consecuencia, también producen menos calor. En dicho procesador, es posible aumentar la densidad de los bloques fotónicos, cada uno de los cuales realizará una determinada función por analogía con miles de millones de transistores en chips de silicio modernos. Por ejemplo, un grupo de bloques de un microcircuito realizará cálculos, el otro procesará datos, etc.

Sin embargo, hay un problema: si dos bloques fotónicos están demasiado cerca uno del otro, no funcionarán, ya que la fuga de luz entre ellos conducirá a una "interferencia", similar a la interferencia de radio. Si los coloca a cierta distancia, el problema se resolverá, pero al final obtendrá un procesador grande.

Así que Menon y su equipo descubrieron que es posible colocar una nano-barrera de silicio especial entre dos bloques fotónicos, que funciona como una "capa" y "trucos", ocultándose uno del otro. “Utilizamos un principio similar al manto de invisibilidad de Harry Potter. La luz que ingresa a un dispositivo se redirige hacia atrás, simulando la ausencia de un "vecino". Parece una barrera: dirige la luz hacia el dispositivo original. Es engañoso que, por otro lado, no hay nada ”, dice Rajesh Menon.

De esto podemos concluir que miles de millones de bloques fotónicos se pueden colocar en un cristal. Dado que los chips de fotones usan fotones en lugar de electrones para transmitir datos, potencialmente pueden consumir de 10 a 100 veces menos energía. Es aconsejable utilizar dichos procesadores en servidores de centros de datos similares a los de compañías gigantes como Google y Facebook, ya que consumen una gran cantidad de electricidad. Según un estudio realizado por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley , solo los centros de datos consumieron 70 mil millones de kilovatios hora en 2014, lo que representa el 1.8% del consumo total de electricidad de los EE. UU. Según los expertos, para 2020, el consumo total aumentará en otro 4%.

Hoy en día, los procesadores fotónicos se utilizan principalmente en equipos militares de clase alta. Menon sugiere que los mismos chips se utilizarán en los centros de datos durante varios años. También cree que su desarrollo ayudará a resolver problemas ambientales globales: “Al pasar de la electrónica a la fotónica, podemos hacer que las computadoras sean mucho más eficientes y, en última instancia, tengan un gran impacto en las emisiones de carbono y el consumo de energía para todo tipo de dispositivos. Ahora muchas personas están tratando de resolver este problema ".

Hace un año, un equipo de científicos dirigido por Rajesh Menon desarrollóEl divisor de haz ultracompacto es el dispositivo más pequeño jamás creado para dividir las ondas de luz en dos flujos de información separados. Su tamaño es de solo 2.4x2.4 micras. Esto es aproximadamente 1/50 del ancho de un cabello humano y está cerca del límite de las posibilidades físicas de miniaturización de tales dispositivos. Anteriormente, el dispositivo más pequeño de este tipo se consideraba un divisor de haz de más de 100x100 micras.

Esta invención sirvió como un impulso definitivo para la creación de chips fotónicos rápidos. La fotónica puede aumentar la potencia y la velocidad de las máquinas un millón de veces: supercomputadoras, servidores de centros de datos y dispositivos especializados, sistemas de piloto automático en un automóvil y tecnología para detectar objetos en drones. En última instancia, debería llegar a los dispositivos de consumo, computadoras domésticas y teléfonos inteligentes, así como mejorar las aplicaciones: desde juegos hasta transmisión de video. Las primeras supercomputadoras de fotónica basadas en silicio se encuentran actualmente en desarrollo en compañías como Intel e IBM. Utilizarán chips híbridos, que consisten parcialmente en elementos de silicio tradicionales, junto con otros nuevos: fotónicos.

Los científicos rusos también están tratando de mantenerse al día con sus homólogos occidentales en el desarrollo de dispositivos fotónicos. En 2015, investigadores de la Universidad Estatal de Moscú, como parte de un grupo de científicos extranjeros, crearon un interruptor de pulso óptico. Un disco con un diámetro de 250 nanómetros puede funcionar en un tiempo calculado por femtosegundos (1 femtosegundo es una millonésima parte de una billonésima de segundo).

Se publicó un artículo científico en la revista Nature Communications el 9 de noviembre de 2016.
DOI: 10.1038 / ncomms13126

Source: https://habr.com/ru/post/es398985/