Công tắc quang học được cho là sẽ chạy nhanh hơn và mát hơn nhiều so với bóng bán dẫn truyền thống.
Các nhà nghiên cứu ở IBM và Nga đã cùng hợp tác và phát triển ra công tắc quang học (optical switch) có hiệu năng cao hơn lên đến 1000 lần so với công tắc dựa trên bóng bán dẫn truyền thống. Dự án nghiên cứu này là một trong những bước cần thiết để tiến tới tương lai tính toán dựa trên ánh sáng (light-based computing). Đây là một trong những ứng cử viên sáng giá nhất trong việc tạo ra các hệ thống máy tính nhanh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn.
Nguyên tắc của nó dựa trên việc ánh sáng di chuyển rất nhanh, nếu không muốn nói là nhanh nhất. Những công tắc này sẽ tận dụng ánh sáng (thay vì là điện) để nhập (input) / xuất (output) dữ liệu. Những bóng bán dẫn truyền thống (dùng điện) sẽ thể hiện giá trị nhị phân (binary value) 1 hoặc 0 bằng cách “thay đổi” các trạng thái nhị phân này khi có mức điện áp đủ nhiều để ép nó phải thay đổi. Còn công tắc quang học thì có thể thay đổi trạng thái chỉ bằng 1 photon. Chính điều này sẽ giúp tiết kiệm điện hơn gấp nhiều lần so với bóng bán dẫn bằng điện.
Bên cạnh việc tiết kiệm điện, công tắc quang học còn có nhiệt độ thấp hơn khi hoạt động. Từ đó cho phép các nhà khoa học tạo ra các hệ thống quang học thay thế cho giải pháp truyền thống, vừa giúp tăng tốc độ xử lý, vừa hoạt động mát mẻ hơn.
Cụ thể hơn, các công tắc này hoạt động bằng laser và gương. Các nhà phát triển đã phát triển ra tấm màng polyme bán dẫn hữu cơ (organic semiconductor polymer film) có độ rộng 35 nm. Sau đó nó được kẹp giữa 2 tấm gương phản chiếu (gọi là microcavity). Những tấm gương này sẽ đóng vai trò như là cái “chuồng” để nhốt 2 tia laser bắn vào tấm màng polyme, khiến nó bắn vào càng nhiều bề mặt của polyme càng tốt thông qua hàng triệu phản xạ giao cảm (sympathetic reflection) giữa 2 tấm gương, từ đó bao phủ bề mặt của polyme.
Hai tia laser dùng trong công tắc quang học sẽ bao gồm tia laser sáng thuộc loại “pump” và tia laser yếu thuộc loại “seed”. Laser “pump” về cơ bản sẽ tương tác với “microcavity”, các photon năng lượng cao của nó cùng với exciton (một dạng electron lạ) để tạo ra các cụm exciton-polariton. Nôm na thì cụm này là một tập hợp các hạt, và cụm này có những biểu hiện cho thấy nó có thể hoạt động như là một nguyên tử đơn lẻ. Khi nó có biểu hiện này thì nó được gọi là Bose-Einstein condensates (tạm dịch: Ngưng tụ Bose-Einstein). Và đây cũng là lúc laser “seed” phát huy vai trò của mình. Cơ bản thì nó sẽ tương tác với các “Ngưng tụ Bose-Einstein”, cho phép nó chuyển đổi giữa 2 trạng thái tương đương với 1 và 0 như bên máy tính truyền thống.
Các nhà khoa học cho biết mặc dù kết quả là rất khả quan, việc tạo ra công tắc quang học và hệ thống máy tính quang học vẫn còn là một tương lai rất xa đối với người dùng phổ thông. Tuy nhiên, con đường phía trước giờ đã xuất hiện thêm tia sáng, mở ra cơ hội để tạo ra những bước nhảy vọt về hiệu năng.
Tóm tắt ý chính:
- Các nhà nghiên cứu ở IBM và Nga đã phát triển ra công tắc quang học có hiệu năng cao hơn đến 1000 lần so với bóng bán dẫn truyền thống
- Những công tắc này sẽ tận dụng ánh sáng để nhập (input) / xuất (output) dữ liệu
- Công tắc quang học có thể thay đổi trạng thái chỉ bằng 1 photon, giúp tiết kiệm điện hơn và hoạt động mát hơn gấp nhiều lần so với bóng bán dẫn bằng điện
- Các nhà khoa học cho biết việc tạo ra công tắc quang học và hệ thống máy tính quang học vẫn còn là một tương lai rất xa đối với người dùng phổ thông
Mời các bạn tham khảo thêm một số thông tin liên quan tại GVN 360 như:
- Intel bị buộc tội vi phạm bằng sáng chế bóng bán dẫn FinFET, kháng cáo đến 6 lần vẫn thua Viện khoa học Trung Quốc
- Xuất hiện chip quang học Mars SoC bẻ cong ánh sáng để xử lý dữ liệu, mạnh gấp 1000 lần chip thông thường
- Một YouTuber khéo tay hay mò tự làm CPU 1200 bóng bán dẫn, sử dụng công nghệ của Intel những năm 70
Nguồn: tom’s HARDWARE
Mời các bạn theo dõi fanpage của chúng mình theo đường link dưới đây để cập nhật những tin tức về game, công nghệ và nhiều thông tin thú vị khác nữa nhé!
