Světlo v křemíku – přijdou optické počítače

V poslední době bylo prezentováno několik výsledků bádání, které naznačují, že do deseti let by mohly nastoupit počítače, v nichž by hlavní roli nehrály elektrony, nýbrž fotony. To znamená, že data by počítačem netekla jako elektřina, ale jako světlo. Možná je to odvážná myšlenka a nechal jsem se zbytečně vyprovokovat optimizmem "popsci" článků. Jistější uplatnění objevy získají v optické komunikaci. Co mě k těmto názorům dovedlo…

Intel zhasíná miliardkrát za sekundu

Vědci v Intelu vyrobili křemíkový modulátor světla, který je schopný vysílat "světelný signály" o frekvenci 1GHz což je 1Gbit za sekundu a údajně do několika měsíců se tato hodnota zdesetinásobí. Což o to, datový tok je to velký, ale i dnešní optické sítě jej zvládají a jsou na takové úrovní, že využívají různých vlnových délek světla tak, jako by to byly jednotlivé optické kabely. Zrovna tady se objevuje drobná slabina. Křemíkem proniká pouze infračervené světlo. Infračervené pásmo je sice širší než pásmo viditelného světla, ale vzhledem k tomu, že infračervené záření vysílá každý objekt mající teplotu větší než absolutní nula, budeme se asi muset omezit na vlnové délky blíže k viditelnému světlu (Vlnová délka infračerveného světla je 0,1 mm – 760 nm a viditelného světla 380-780 nm). Výhody jsou ovšem značné a to finanční. V současných modulátorech se využívají kovy jako galium a paladium. A zatímco křemík je jeden z nejhojnějších prvků v zemské kůře, na galium a paladium jen tak nenarazíte. Z čehož vyplývá jejich vyšší cena.

Související články – bohužel v každém téměř stejné informace:
Silicon Discovery Could Speed Up PCs
Intel Silicon Innovation Could Eliminate Data Jams
Intel makes light work for chips

Infrasvětlo z kvantové studny

Co by to bylo za světelný počítač, kdybychom do něj museli svítit infračervenou lampou nebo diodou (jako např. na televizním ovladači). Aby zdroj světla byl dost malý, použijeme kvantovou studnu. Kvantová studna je sendvič ze tří vrstev. V tomto případě jsou vnější "tlusté" vrsvy z nevodivého oxidu křemičitého – to je obyčejný křemen – a vnitřní tenká z polovodivého křemíku. Tenká vrstva je tenká půl nanometru (2 až 3 vrstvy atomů), vnější 200 nm. V tenké polovodivé vrstvě jsou elektrony (z mě nepochopitelného důvodu) nuceny okolním izolantem zvyšovat své energetické hladiny, a tak vyzařují světlo. Kvantové studny nejsou žádná novinka. Používají se v laserech CD přehrávačů. Ale studna o které je řeč je první, která vyzařuje infračervené světlo.
Atom-thin silicon films for supercomputers
What is a quantum well?

Čip, který ukládá světlo

Je to k neuvěření, ale světlo můžeme i uložit. Sice jen na krátký okamžik, ale jde to. Uložení probíhá tím způsobem, že se světlo zpomalí na méně než setinu své rychlosti. Na simulacích se podařilo dosáhnout zpomalení až na 10 cm/s. Tím světlo na kratičké zlomky vteřiny zadržíme. Je to dost na to, aby mohlo chvíli počkat, než proběhne jiná operace. Světlo bylo zpomalováno a "zastavováno" již dříve, ale vždy za extrémních podmínek nebo v rubínu. Nyní se to povedlo v polovodičovém čipu.
Light-storing chip charted

Všechny tyto novinky mají společnou práci se světlem. Do světelných počítačů to má velmi daleko. Naznačuje nám to možný směr vývoje, ale nemyslím si, že by někdy byl vyroben počítač, který by fungoval výlučně "na světlu". Považuji to spíše jen za doplněk, pro nějaké zvláštní aplikace. V jednom ze článků zmiňovaný superrychlý světelný tranzistor zatím zařazuji do říše snů a hudby budoucnosti.