Валерий Яковлев Грандмастер

Нанофотоника вместо электроники?

Ещё лет 50 назад появились предложения использовать для передачи информации световые импульсы — вместо электрических. Это повышало плотность потоков. Действительно, два пересекающихся электрических провода должны быть изолированы друг от друга, иначе электрические токи в них смешаются, что приведёт к потере сигналов.

Кроме того, провода имеют электрическое сопротивление и при прохождении через них электрического тока нагреваются. Это ведёт к затратам энергии и ограничивает объём передаваемой информации.

Два и более пучков света могут проходить друг сквозь друга без смешивания и потери информации. Даже лучи света, идущие в одном направлении, не смешиваются. А потери энергии при передаче световых импульсов намного меньше, чем при передаче электрических сигналов. Эти преимущества света привели к бурному развитию во второй половине прошлого века оптических линий связи. Оптоволоконные кабели связали целые континенты. Именно благодаря им Интернет стал всемирной паутиной.

А на микроуровне фотоника не применялась из-за технологических трудностей создания таких приборов. И только с развитием нанотехнологий стало возможным применить световые импульсы в компьютерах. Появились сообщения, что компания IBM разработала электрооптический нанофотонный модулятор Маха — Цандера. Попытки использования световых импульсов при передаче данных между различными блоками компьютеров предпринимались различными фирмами и раньше. Новая же разработка позволяет заменить электрические провода на световые импульсы внутри самого ядра процессора.

«Уменьшая энергопотребление и предотвращая перегревание, технология световых импульсов позволит совмещать не два или четыре ядра в одном процессоре, как сейчас, а сотни и тысячи», — рассказал глава отдела разработок IBM Уилл Грин, начавший работать над новой технологией еще пять лет назад. Модулятор, разработанный IBM, в сотни раз меньше, чем все существовавшие ранее подобные устройства, позволяющие обмениваться информацией между отдельными ядрами внутри микропроцессора. Кроме того, модулятор Маха — Цандера значительно увеличивает скорость обмена информацией между кластерами компьютера. Согласно заверениям IBM, компьютеры, использующие новую технологию, будут работать в 100 раз быстрее, чем сейчас.

Нанотехнологии позволяют значительно уменьшить размеры и традиционных электронных элементов и проводов. Популярные сравнения с толщиной человеческого волоса устарели в тысячи раз! В компьютерах будущего, скорее всего, будут совмещаться наноэлектроника и нанофотоника. Это приведёт к сокращению размеров и энергопотребления современных суперкомпьютеров, занимающих целые здания, до современных персональных.

А какими станут современные персональные компьютеры при использовании наноэлектроники и нанофотоники, мы можем догадаться сами. Учёные обещают, что через 10 — 15 лет мы уже будем на них работать. Ждать осталось совсем немного!

Обновлено 7.01.2008
Статья размещена на сайте 9.12.2007

Комментарии (6):

Чтобы оставить комментарий зарегистрируйтесь или войдите на сайт

Войти через социальные сети:

  • Очень интересная статья! Но, ради Бога, пишите проще, чтобы гуманитарии Вас тоже поняли!

    Оценка статьи: 5

    • Речь в статье идёт о том, что сигналы, передаваемые светом, можно сконцентрировать в очень малом объёме в любом количестве, и они не будут мешать друг другу, как не мешают друг другу радиоволны, пронизывающие пространство вокруг нас. Трудность до сих пор заключалась в том, что не было достаточно маленьких источников и приёмников света. Нанотехнологии позволяют решить эту проблему.
      Нанотехнологии позволяют уменьшать размеры и электрических проводов. Но при этом растёт их сопротивление, выделение тепла, и от изоляции никуда не денешься.

      • Информатика, как я помню, это обмен информацией, ее обработка и хранение. Передача информации в форме сигналов - это только одна сторона. Запоминание на основе квантовых эффектов - тоже понятно. А как дела с обработкой, т.е. выполнением булевой логики? По логике (пардон за каламбур) большой % операций - именно бинарный, т.е. необходимо взаимодействие, которого, по статье, просто нет м/ду световыми импульсами.

        • Во время передачи сигналов световые импулься между собой не взаимодействуют. Это их большой плюс. А в конечных пунктах они взаимодействуют с созданными недавно на основе нанотехнологий датчиками.

          • Т.е. в "конечных пунктах "осуществляется конвертация из света в эл-во? Так основная задержка - это именно обработка, которая, как я понял, осуществляется традиционно на электронных ключах. И эта задержка, в зависимости от технологии, на порядки больше, чем передача сигналов (рассасывание неосновных носителей в области p-n переходов, паразитные емкости и т.д.). А учет тунельных эффектов? Другое дело, если передача сигналов - на большое расстояние с исключением промежуточных ретрансляторов. Для этого и используются одно- и многомодовые оптоволокна. Но это же не то, что описывается в статье.

            Похоже, технические статьи с большим кол-вом тонкостей не для данного сайта, хоть очень интересны.

            • Здесь читателям достаточно знать, что пока с помощью нанотехнологий разработаны методы передачи сигналов между отдельными блоками компьютеров. Это, вместе с мианютиризацией с помощью нанотехнологий самих блоков, приведёт к резкому сокращению размеров компьютеров. Может быть, самой крупной их частью будет экран, как показано на картинке в начале статьи. И тот составлен из световых импульсов, как уже сейчас есть световая клавиатура. По её изображению нужно только перебирать пальцами.
              А тонкости, кто заинтересуется, может найти в интернете.