Enerji verimliliği ve bant genişliğine olan ihtiyacımız arttıkça bilgisayar ve telekomünikasyonda bilgi işlemede lider araç olarak ışık ortaya çıkmaktadır. Bu yüzden fotonik çipler (photonics processors), bilgisayarların ve telekomünikasyonun geleceği için büyük bir potansiyele sahip olmalarının yanı sıra mühendislik noktasında hep belirli engelleri olmuştur. Ancak geçtiğimiz günlerde bu teknolojinin karşılaştığı bazı mühendislik engellerinin üstesinden gelmek için fizikçiler bir hibrit mimari geliştirdiler.
Fiber optikler kabloların gelişimiyle, kıtalararası iletişim için zaten standart olan fotonlar, optik ağlar boyunca yol alarak bilgisayarların kalbine bilgi taşımak için elektronların yerini almaktadırlar.
Bununla birlikte, bu dönüşümü tamamlamak için önemli mühendislik engelleri bulunmaktadır. Işığı destekleyen endüstri standardı silikon devreler, modern elektronik transistörlerden daha büyüktür.
Avustralya ve Almanya’daki bilim insanları, geleneksel çip tasarımının en iyilerini hibrit bir yapıda fotonik mimariyle birleştirerek bu sorunların üstesinden gelmek için nano ölçekli cihazlar tasarlamak için modüler bir yöntem geliştirdiler. Araştırmaları Nature Communications’da yayınlandı.
Sydney Üniversitesi Nano Enstitüsü ve Fizik Okulu’ndan yazar Dr. Alessandro Tuniz, “Endüstri standardı silikon fotonik sistemleri ile verimliliği korurken 100 kat daha küçük yapılabilen metal tabanlı dalga kılavuzları arasında bir köprü kurduk.” diye belirtiyor.
Bu hibrit yaklaşım, bir metrenin milyarda biri olarak ölçülen nano ölçekte ışık manipülasyonuna izin veriyor. Bilim insanları, bilgiyi taşıyan ışığın dalga boyundan 100 kat daha küçük veri işleme yapabildiklerini gösterdiler.
Sydney Üniversitesi’nden ortak yazar ve Sydney Nano’da Nanofotonik Lideri. Doç. Stefano Palomba “Gelecekte kuantum bilgisayarlar için umut verici bir platform olan kuantum-optik bilgi sistemlerinin geliştirilmesinde çok yararlı olacaktır. Sonunda fotonik bilgilerin herhangi bir modern bilgisayarın kalbi olan CPU’ya taşınmasını bekliyoruz. Böyle bir vizyon IBM tarafından zaten haritalandırılmıştır.” diyerek araştırmalarının geleceği açısından fikir belirtiyor.
Metal kullanan çip üstü nanometre ölçekli cihazlar (“plazmonik” cihazlar olarak da bilinir), geleneksel bir fotonik cihazın izin vermediği işlevsellik sunarlar. En önemlisi, ışığı bir metrenin milyarda birine kadar etkili bir şekilde sıkıştırırlar ve böylece oldukça gelişmiş, parazitsiz, ışık-madde etkileşimleri elde ederler. Genel işlemede devrim yaratmanın yanı sıra, bu nano-spektroskopi, atom ölçeğinde algılama ve nano ölçekli dedektörler gibi özel bilimsel süreçler için çok yararlıdır.
Bu modüler yaklaşım, çipte ışık polarizasyonunun hızlı bir şekilde dönmesine izin verir ve bu dönme nedeniyle, nano-odaklanmanın dalga boyundan yaklaşık 100 kat daha azına hızla izin verir. Bilgi işlemenin geleceği, ışığı nano ölçeğe sıkıştırmamızı ve bu tasarımları geleneksel silikon fotoniklere entegre etmemizi sağlayan metaller kullanan fotonları içerecektir.
Kaynakça
- University of Sydney tarafından Materyal
