IBM создала настраиваемый нанолазер

IBM является одной из компаний, пытающихся разработать оптические компьютеры, являющиеся более быстрой заменой современным электрическим компьютерам. В свою очередь оптические компьютеры являются отправным шагом к ещё более сложным квантовым компьютерам.

Чтобы построить оптический компьютер, нужно три компонента, основанных на оптических явлениях: процессор, оборудование для передачи информации и системы хранения. IBM уже создала оборудование для передачи данных, за что она обязана исследованиям, проведённым её инженерами, в области передачи информации через опто-волокно. Также компания имеет значительные продвижения в области систем хранения и в конце концов, основываясь на системе передачи данных сможет разработать аналоговый транзистор, который является ключевым конструкционным компонентом процессора.

Пока все эти разработки находятся на очень ранней стадии развития, и чего им действительно не доставало до последнего времени – так это импульсного лазера, способного генерировать импульсы с частотой несколько миллиардов импульсов в секунду (наноимпульсов). IBM нуждалась в этом устройстве – её инженеры сделали его.

Новый нанолазер скорее всего будет аналогом часов в оптических нанокомпьютерах и будет генерировать импульсы на которых будут работать все остальные устройства. Также эти нанолазеры могут использоваться в электрических компьютерах для преобразования электрических сигналов в оптические и передаче их от переферийных устройств к CPU и в обратную сторону, и для передачи информации в обычных оптоволоконных сетях на ещё более высоких скоростях.

Устройство, генерирующее лазерные наноимпульсы, использует углеродные нанотрубки, созданные из пересекающихся гексагональных углеродных колец. Также пересекающиеся гексагональные углеродные кольца исследуются на возможность их применения в обычных электрических транзисторах, ввиду их высокой проводимости, прочности и гибкости.

В разработке IBM, лазерный наноимпульс генерируется транзистором, использующим углеродные нанотрубки, и затем корректируется парой зеркал, с помощью которых можно изменять длинну волны лазерного импульса, его спектральное распределение и эффективность генерации световых импульсов. Теоретически, оптические компьютеры, основанные на данных разработках смогут передавать внутри себя информацию со скоростью света, но нужно учитывать, что скорость света внутри стекла немного ниже, чем в вакууме. И при этом световые импульсы генерируют меньше тепла, чем обычные электрические сигналы при своём прохождении через материал, что позволяет создавать более эффективные компьютеры из расчёта производительность на 1 Вт.

Квантовые же компьютеры в свою очередь смогут ещё более увеличить скорость вычислений и эффективность использования энергии. И даже позволят производить вычисления с помощью передачи информации на скорости большей, чем скорость света. Но для создания квантовых компьютеров нужно научиться контролировать по отдельности несколько электронов, тогда как оптические компьютеры требуют только управления лазерным световым импульсом.