電子スイッチの制限により、従来のコンピュータ プロセッサはほぼ「クロック速度」の限界に達しています。クロック速度は、プロセッサーのオンとオフを切り替える速度の尺度です。 「Nature Communications」によると、米国エネルギー省のアルゴンヌ国立研究所とパデュー大学の研究者らは最近、電気の代わりに光を使ってデータの処理方法とチップへの保存方法を制御する新しいタイプの全光スイッチを発明したという。
調整可能なスイッチングダイナミクスの基礎。
画像出典: 物理学者組織ネットワーク
研究者らによると、前世代の光スイッチではスイッチング時間が固定されており、製造時にデバイスに組み込まれていたという。今回、研究チームは、スイッチング時間が異なる2つの異なる材料を使用して光スイッチを作成しました。 1 つの材料 (アルミニウムをドープした酸化亜鉛) のスイッチング時間はピコ秒範囲です。もう 1 つは (プラズモニック窒化チタン)、スイッチング時間がナノ秒範囲であり、100 倍以上長くなります。
研究者らは、電子回路の代わりに光学部品を使用した場合、抵抗と容量による遅延は生じなかったと述べた。これは、理論的には、これらのチップを従来のコンピューター チップよりも 1,000 倍高速に動作できることを意味します。
研究者らによると、材料間のスイッチング時間の違いは、スイッチがより柔軟になり、データを効率的に保存しながら迅速に送信できることを意味します。スイッチのバイメタルの性質は、使用する光の波長に応じてさまざまな方法で使用できることを意味します。実験的な構成では、スイッチング材料は動作波長に応じて光を吸収または反射するように機能します。ビームによって活性化されると、状態が切り替わります。
全光スイッチの速度を制御することは、さまざまなアプリケーションでスイッチのパフォーマンスを最適化するために重要です。これらの発見は、光ファイバー通信の強化、光コンピューティング、超高速コンピューティング技術などの分野で使用される、適応性が高く効率的なスイッチの開発に期待をもたらします。スイッチング速度を調整する機能により、光通信と電子通信の間のギャップをさらに埋めることができ、より高速かつ効率的なデータ送信が可能になります。この研究は、全光スイッチの基本的な理解に貴重な洞察を提供し、高度なコンピューティングおよび通信デバイスの設計への道を開きます。