Istraživači su stvorili ultra-kompaktni nanolaser koji bi mogao da transformiše način na koji se podaci kreću unutar mikročipova, zamenjujući električne signale svetlošću.
Ideja da računari komuniciraju pomoću svetlosti umesto elektriciteta sve je bliža stvarnosti, zahvaljujući proboju nanolasera razvijenom na Technical University of Denmark (DTU).
Novi pristup prenosu podataka
Opisan u Science Advances, uređaj je dovoljno mali da se može ugraditi u hiljadama primeraka na jedan mikročip. Umesto oslanjanja na električne struje, koje stvaraju toplotu i usporavaju performanse, ovi nanolaseri bi mogli da prenose informacije koristeći fotone.
Ova promena mogla bi dramatično da poveća brzinu obrade uz smanjenje potrošnje energije — od pametnih telefona do velikih data centara.
„Nanolaser otvara mogućnost stvaranja nove generacije komponenti koje kombinuju visoke performanse sa minimalnom veličinom. Ovo bi moglo biti u informacionim tehnologijama, na primer, gde ultra-mali i energetski efikasni laseri mogu smanjiti potrošnju energije u računarima, ili u razvoju senzora za zdravstveni sektor, gde ekstremna koncentracija svetlosti nanolasera može obezbediti slike visoke rezolucije i ultraosetljive biosenzore“, kaže profesor Jesper Merk.
Merk je radio na studiji sa kolegama, uključujući dr Menk Sjonga i Đi Đu sa DTU Electro.
Prepolovljena potrošnja energije računara
Iako internet već koristi svetlost za prenos podataka kroz optičke kablove, računari i dalje zavise od električnih signala unutar svojih internih kola. Ovo stvara toplotu i ograničava performanse.
Uvođenje nanolasera direktno na čipove moglo bi prevazići ove probleme omogućavajući brži prenos podataka uz minimalan gubitak energije. Merk procenjuje da bi ova tehnologija mogla smanjiti potrošnju energije računara za oko polovinu.
DTU nanolaser je dizajniran da ispuni tu ulogu, jer se očekuje da će budući čipovi zahtevati hiljade kompaktnih, energetski efikasnih izvora svetlosti za interni prenos signala.
Tehnološki proboj
Izgrađen u čistoj sobi DTU ustanove, DTU Nanolab, uređaj dovodi u pitanje dugogodišnje pretpostavke o tome koliko mali laseri mogu biti. On se oslanja na strukturu za „zarobljavanje“ svetlosti, poznatu kao nanokavitet, koja koncentriše svetlost u izuzetno malom prostoru — nekada smatranom nedostižnim.
Kada se aktivira svetlosnim snopom, i svetlost i elektroni postaju ograničeni unutar ovog sićušnog prostora. To omogućava laseru da radi na sobnoj temperaturi uz veoma malu potrošnju energije.
Dizajn nanokaviteta prvobitno je razvila grupa profesora Olea Sigmunda sa DTU Construct-a.
Brža tehnologija, manje CO₂ i napredni senzori
Ključni naredni korak je omogućavanje da nanolaser radi na električno napajanje, što i dalje predstavlja veliki istraživački izazov. Ukoliko se to postigne, tehnologija bi mogla preoblikovati više industrija.
Potrošački uređaji mogli bi postati snažniji uz manju potrošnju energije, a data centri bi mogli smanjiti svoju potrošnju električne energije, čime bi se smanjio njihov uticaj na životnu sredinu. U zdravstvu, ista tehnologija mogla bi podržati izuzetno osetljive senzore i naprednije alate za snimanje.
Istraživači veruju da bi preostale tehničke prepreke mogle biti rešene u narednih 5 do 10 godina.
