Световые чипы вместо медных проводов
Последние 20 лет ученые и военные бьются над одной проблемой: как заменить электрические сигналы в компьютерах на световые. Электричество в проводах греется и не справляется с современными объемами данных, а свет по тонкому стеклянному волокну передает информацию почти без потерь. Если пустить свет прямо внутри процессора, компьютеры станут холоднее, быстрее и будут потреблять меньше электричества.
Для этого нужны особые лазеры — "оптические гребенки", которые светят не одним цветом, а сразу сотнями идеально ровных частот, как зубцы расчески. По одному тонкому световоду такая гребенка передает сотни потоков данных одновременно — это как заменить толстый жгут медных кабелей одной стеклянной ниточкой. Плюс такие гребенки используют военные для сверхточных измерений, навигации и радаров.
До сих пор создать такую гребенку было сложно и дорого — требовалась куча электроники, постоянная подстройка и мощные лазеры. Новый патент от Университета Колорадо и американского института стандартов NIST (оплачен DARPA) показывает, как сделать это дёшево и просто.
Они взяли крошечное кольцо-зеркало на кремниевом чипе и на его внутреннюю стенку нанесли невидимую "рябь" — волны высотой в несколько атомов. Эта рябь работает как ловушка для света: когда вы включаете обычный непрерывный лазер, свет сам собирается в стабильный импульс, который носится по кругу 200 миллиардов раз в секунду (для сравнения: процессор работает на 5 миллиардах тактов). Раньше такой импульс приходилось "ловить вручную" сложной электроникой — теперь всё делает геометрия нанометровых "зубчиков".
Зачем это военным:
Связь нового поколения — встроить световые каналы прямо в процессоры для передачи терабитов данных (это цель программы DARPA PIPES: оптические суперкомпьютеры для обработки данных с беспилотников и систем ИИ).
Компактные сенсоры — такая гребенка умеет "нюхать" состав материалов по свету и мерить расстояния с высокой точностью (для анализа химвеществ, взрывчатки, лазерных дальномеров).
Автономная навигация — эти источники нужны для создания миниатюрных сверхточных часов, которые позволят ракетам, подлодкам и беспилотникам ориентироваться без GPS (глушилки станут бесполезны).
Такой чип штампуется тысячами на обычной фабрике микросхем, почти не потребляет энергии и работает сам. Это не готовый прибор, а кирпич, из которых строят новое поколение техники — как транзистор когда-то: сам по себе не компьютер, но без него компьютера не будет.
Американцы создают фундамент для перехода от электроники к фотонике. Патент решает ключевую задачу: как сделать источник световых гребенок дешёвым и автоматическим, чтобы встраивать его куда угодно — от процессора до ракеты.
