Фотонные процессоры: существующие разработки и перспективы

Оптоволоконные сети уже давно стали привычным способом передачи информации, но на уровне процессора и обработки данных в компьютерах используются исключительно электрические сигналы. Этот фактор ограничивает быстродействие современных компьютеров.

Современные исследования в основном сосредоточены на замене электронных компонентов оптическими аналогами и пока не планируется полностью менять существующую структуру компьютеров, что позволяет разработать технологии для коммерческого применения и внедрить их в современные конфигурации. Возможно, это вызовет появление гибридных опто-электронных систем. Конечно, основные усилия направлены на разработку фотонного процессора, который позволит кратно увеличить производительность такого рода гибридных систем. Кроме того, производство таких систем и фотонных процессоров будет возможно на уже существующих заводах с незначительными изменениями.

В дальнейшем, допускается появление полностью фотонных компьютеров, хотя пока и неясно, как они будут выглядеть. За счет отсутствия конвертации электронов в фотоны и обратно может экономиться до 30% энергии и еще больше вырастет быстродействие.

Преимущества фотонных процессоров

Ученые утверждают, что фотоны прекрасно подходят для транспортировки информации, потому что квантовые цепочки потенциально могут вмещать в себя больше данных по сравнению с существующими медными проводниками, причем все традиционные способы перехвата информации при передаче таких данных работать не будут. Кроме того, учитывая потенциально возросшую скорость обработки данных, современная криптография во многом потеряет свою эффективность.

Более высокая скорость обмена по сравнению с традиционными каналами передачи информации позволяет передавать больше данных и с меньшими потерями, это дает очевидные преимущества системе. Перспективный чип уже создан, в ходе его исследований удалось выяснить, что скорость передачи данных в десятки раз выше по сравнению с традиционными кремниевыми процессорами, также существенно снижено потребление энергии и тепловыделение.

Учитывая все возрастающее энергопотребление современными дата-центрами (что также включает расходы на охлаждение), использование фотонных процессоров обойдется намного дешевле. Однако, этой разработке пока еще далеко от совершенства, прототип использует световые волны для обмена данными между непосредственно процессором и памятью, фактически заменены только медные каналы ввода-вывода на оптические.  

Но до недавнего создания прототипа фотонного процессора учеными из университета Колорадо, никому не удавалось добиться взаимодействия оптических и электронных схем, а также обеспечить потенциальную возможность серийного производства фотонных процессоров.

Международный год света и световых технологий

2015 год объявлен Генеральной Ассамблеей ООН Международным годом света и световых технологий. В принятой резолюции отмечается, что этот год юбилейный для ряда важных событий в истории науки о свете. В проекте более ста партнеров из разных стран, которые проводят исследования и повышают осведомленность граждан о важности оптических технологий в их жизни.

Тем, кто хочет стать программистом, рекомендуем профессию «Веб-разработчик».