Primo processore fotonico a utilizzare il bias, 300 volte più veloce dei processori odierni.

I ricercatori dell’Università di Oxford hanno sviluppato il primo processore fotonico che utilizza la polarizzazione della luce per aumentare la densità di archiviazione e le prestazioni di calcolo.

La fotonica ha grandi vantaggi rispetto all’elettronica. E il fatto è che la luce è più veloce e più funzionale in ampie larghezze di banda. Sono attualmente in corso diversi progetti di ricerca per sfruttare le proprietà della fotonica nell’informatica, poiché sono già utilizzate in altri settori come le telecomunicazioni e le reti di computer.

Processore fotonico spostato

Per comprendere questo studio, pubblicato sulla rivista Science Advances , c’è da dire che la luce ha una proprietà interessante che può essere utilizzata per i calcoli. Diverse lunghezze d’onda della luce non interagiscono tra loro e questo viene utilizzato, ad esempio, nelle fibre ottiche per la comunicazione. Inoltre, diverse polarizzazioni della luce non interagiscono tra loro. Ciascuno di essi può essere utilizzato come canale di informazioni indipendente, che consente di memorizzare le informazioni in più canali. 

Utilizzando questo concetto, i ricercatori hanno sviluppato il primo processore fotonico che utilizza la polarizzazione della luce. Per fare ciò, hanno sviluppato un nanofilo HAD (Hybridized Active Dielectric) utilizzando un materiale che mostra proprietà del materiale commutabili quando illuminato con impulsi ottici. Ogni nanofilo risponde selettivamente a una specifica direzione di polarizzazione, quindi le informazioni possono essere elaborate contemporaneamente utilizzando più polarizzazioni in direzioni diverse.

Lo sviluppo aumenta la densità di diversi ordini di grandezza rispetto ai chip elettronici convenzionali. La velocità di calcolo è maggiore perché questi nanofili sono modulati con impulsi ottici che corrono in nanosecondi. Il nuovo chip promette di essere oltre 300 volte più veloce e più denso dei chip esistenti.

“Questo è solo l’inizio di ciò che vorremmo vedere in futuro, che è l’uso di tutti i gradi di libertà offerti dalla luce, inclusa la polarizzazione, per parallelizzare drammaticamente l’elaborazione delle informazioni”, spiegano i ricercatori. Il progetto è in una fase preliminare e richiederà anni di sviluppo, ma sta suscitando interesse.

Elettronica, fotonica e nuovi materiali

C’è da dire che la legge di Moore, che ha definito la strategia aziendale nell’industria dei semiconduttori, che ha permesso la comparsa del microprocessore, e poi del personal computer, è stata la chiave per aumentare la densità, e con essa il numero di transistor e, in definitiva, prestazione.

Oggi è finito perché i materiali (silicio) e le moderne tecnologie non consentono di più. Ed è essenziale per migliorare ulteriormente la produttività, oltre a lavorare con funzioni come l’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico, che richiedono hardware specializzato e più avanzato di oggi.

E se non possiamo aumentare il numero di transistor alla velocità di cui abbiamo bisogno, come possiamo racchiudere più funzionalità in ciascuno? La risposta potrebbero essere progetti come questo processore fotonico che utilizza la polarizzazione caratteristica della luce.