Разработан быстрый оптический аналог реле для фотонных компьютеров

По данным опубликованной в Optics Express статьи, разработка ученого из США позволит фотонным компьютерам длительное время хранить информацию.

МОСКВА, 23 января. /ТАСС/. Исследователь из США создал первый оптический аналог реле-защелки — простейшего электронного прибора, который используется в качестве примитивных ячеек памяти в электрических и электронных цепях. Его разработка позволит фотонным компьютерам длительное время хранить информацию, говорится в статье, опубликованной в научном журнале Optics Express.

«Большие языковые модели, такие как ChatGPT, используют в своей работе бесчисленное множество последовательных простых математических операций. Созданная нами память позволит записывать и считывать результаты этих операций со сверхвысокой скоростью, что значительным образом ускорит работу этих систем ИИ», — пояснил научный сотрудник Лабораторий Белла (США) Фаршид Аштиани, чьи слова приводит пресс-служба журнала.

Как отметил Аштиани, все ныне существующие прототипы фотонных компьютеров обладают одним общим недостатком — они используют обычную электронную память для хранения итоговых и промежуточных результатов вычислений. Это усложняет их конструкцию, повышает энергопотребление и снижает быстродействие подобных систем, так как процессору приходится постоянно тратить время на преобразование данных из световой в электронную форму и обратно.

Для решения этой проблемы американский физик разработал оптическую схему, состоящую из двух универсальных логических вентилей, построенных на базе шести микрокольцевых модуляторов. Характер взаимодействий этих структур с фотонами с разной длиной волны сильно зависит от температуры этих устройств, чем можно пользоваться для манипуляций направлением движения света через эти ячейки памяти.

«Каждая подобная ячейка памяти работает при помощи своего собственного источника света и не зависит от ее соседей, что позволяет одновременно эксплуатировать большое число подобных реле-защелок, не опасаясь оптических потерь. Также эти структуры можно легко встраивать в уже существующие кремниевые фотонные чипы и производить их с высоким процентом выхода годных интегральных схем», — добавил Аштиани.

В перспективе, по словам физика, это позволит создавать массивы из большого числа ячеек подобной фотонной памяти, что позволит применять ее для хранения данных внутри световых вычислительных приборов. Это дополнительно ускорит их работу, расширит возможное применение, а также снизит энергопотребление.

О фотонных компьютерах.

Долгое время вычислительные мощности и объемы памяти компьютеров удваивались каждые два года, однако в последние годы темпы развития полупроводниковой электроники значительно замедлились, так как транзисторы по размерам уже приближаются к атомам. Физики и инженеры пытаются заменить электронные логические цепочки на их световые аналоги, чему пока мешают две вещи — движением света крайне сложно управлять внутри миниатюрных чипов, а также то, что пока не существует надежных систем хранения информации в световом виде.