Nový způsob směrování světla pro budoucí superpočítače

Precizní ovládání světla je důležitou částí pro stavbu budoucích optických čipů a superpočítačů Vědci vymysleli způsob, jak na malé vzdálenosti ovládat směr světla bez ztráty jeho energie.

Všechny běžně používané počítače pracují s elektrony v rámci měděných spojů, avšak do budoucna se vzhledem k omezení této konstrukce počítá s přechodem na využití fotonů a na optické spojení nejen v rámci počítače, ale i uvnitř čipů. V současnosti je optický přenos používán pro rychlé spojení jednotlivých počítačů například v rámci superpočítačů v datacentrech a na delší trasy.

Abychom mohli stejnou technologii dostat i do malého prostoru třeba o velikosti základní desky či mobilního zařízení, je nutné pokročit v oblasti ovládání samotného světla a jeho úhlu.

Ostrý úhel s minimální ztrátou energie

Vědci z floridské univerzity vyrobili speciální mikrometrovou plastovou mříž, která se podobá plástu. Skrze tento miniaturní trojrozměrný objekt prochází světlo, u kterého lze změnit směr. To by nebyla až taková novinka, ale nová technologie umožňuje změnit směr světla v mnohem ostřejším úhlu a hlavně s mnohem menší ztrátou energie samotného světla.

Klepněte pro větší obrázek
Samotná optimální dvourozměrná struktura byla nejdříve navržena v simulaci na počítači

Celou strukturu složenou z velkého množství fotonických krystalů, se podařilo vyrobit pomocí laseru, což znamená i potenciální možnost snadné výroby i v hromadném měřítku.

Klepněte pro větší obrázek
Detail průchodu laseru skrze sktruturu s úhlem 90 stupňů, využívá se jen část všech krystalů

V případě optických kabelů není vzhledem k délce problém s ohnutím a změnou směru na větší vzdálenosti, pokud bychom ale potřebovali výrazně změnit úhel i v rámci centimetrů, milimetrů a podobně, konstrukci optického kabelu už nelze použít.

Klepněte pro větší obrázek
V rámci plochy 125 x 125 mikrometrů má jeden krystal v mřížce velikost 5,75 mikrometrů, v případě plochy 40 x 40 mikrometrů pak jen 2 mikrometry.

V případě trojrozměrných čipů a spojů je optické spojení ještě složitější, takže tento objev je velmi důležitý pro stavbu budoucí fotoniky.

Nejdříve superpočítačích

Jak už to u nejpokročilejších technologií bývá, první nasazení lze očekávat v oblasti, kde je propustnost dat nejkritičtější – superpočítače a servery. Podle vyjádření ale rozhodně není vše hotovo, vědci se totiž nyní pokusí vytvořit ještě pokročilejší strukturu, která by měla lepší vlastnosti jak z pohledu ztráty energie procházejícího světla, tak i velikosti.

Do budoucna lze s touto konstrukcí počítat i u těch nejmenších zařízení, jako jsou mobilní telefony, chytré hodinky a podobně. Kdy to ale bude, je zatím těžké odhadnout. V nedávném článku jsem vás informovali, že Intel už u 7nm čipů nahradí křemík jiným materiálem, což je velká změna, která nenastala několik desítek let. S příchodem limitů klasické konstrukce s elektrony lze tak očekávat další větší změny. Například HP s The Machine bude optické spojení využívat ve větším měřítku i uvnitř jednoho stroje, takže by se měl přechod doufejme trochu urychlit.

Témata článku: Technologie, Superpočítače, Krystal, Elektron

2 komentáře

Nejnovější komentáře

  • dolph1888 21. 3. 2015 16:24:39
    Když koukám na ten řez tak vidím opravdu nejen krystal pro procesy, ale i...
Určitě si přečtěte

Operační systém běžným počítačům nedal Bill Gates, ale Gary Kildall

Operační systém běžným počítačům nedal Bill Gates, ale Gary Kildall

** Gary Kildall pochopil, že levné výpočetní čipy mohou posloužit jako univerzální počítače pro všechny ** Připravil pro ně proto první operační systém ** Později mu systém vyfoukl Microsoft a nazval ho MS DOS

23.  4.  2017 | Pavel Tronner | 56

Umělá inteligence je sice v plenkách, už teď ale přestáváme rozumět, jak vlastně funguje. To je problém

Umělá inteligence je sice v plenkách, už teď ale přestáváme rozumět, jak vlastně funguje. To je problém

** Už je to tady, lidé přestávají chápat počítače ** Systémy neuronových sítí začínají pracovat tak, že ani jejich tvůrci přesně neví, co se uvnitř děje ** Do budoucna to může být závažný problém

24.  4.  2017 | Jakub Čížek | 112

Před 35 lety měl premiéru legendární počítač ZX Spectrum. Připomeňte si „Gumáka“

Před 35 lety měl premiéru legendární počítač ZX Spectrum. Připomeňte si „Gumáka“

** Slavný osmibitový počítač Sinclair ZX Spectrum byl uveden právě před 35 lety ** Připomeňte si tento průkopnický počítač v tematických článcích ** Podívejte se, jak funguje dnes

23.  4.  2017 | Pavel Tronner | 13

Správný počítač má alespoň dva monitory. Anebo je to jinak?

Správný počítač má alespoň dva monitory. Anebo je to jinak?

** David si nedokáže představit práci bez dvou a více monitorů ** Kubovi naopak stačí jeden a ve více displejích se ztrácí ** Jaký přístup je lepší?

23.  4.  2017 | Jakub Čížek | 59

Brněnské soudy daly stop Uberu. Je to dobře, nebo krok zpět?

Brněnské soudy daly stop Uberu. Je to dobře, nebo krok zpět?

** Před několika měsíci začal Uber nabízet své služby i v Brně ** Nyní ale narazil, soudům se to totiž nelíbí ** Má sdílená ekonomika dostat zelenou?

22.  4.  2017 | Jakub Čížek | 28


Aktuální číslo časopisu Computer

Supertéma: moderní cestování

Kdy opravdu přijdou nové baterie?

Velké testy: 6 herních notebooků a 8 volantů

Recenze: AMD Ryzen řady 5