Bahan yang beralih dari satu fase ke fase lain ketika diterangi oleh cahaya dengan polarisasi yang berbeda dapat membentuk platform untuk komputasi fotonik ultracepat dan penyimpanan informasi, kata para peneliti di University of Oxford, Inggris. Bahan-bahan tersebut berbentuk struktur yang dikenal sebagai kawat nano hibridisasi-aktif-dielektrik, dan para peneliti mengatakan mereka dapat menjadi bagian dari sistem multikawat untuk penyimpanan data paralel, komunikasi dan komputasi.
Karena panjang gelombang cahaya yang berbeda tidak berinteraksi satu sama lain, kabel serat optik dapat mentransmisikan cahaya pada beberapa panjang gelombang, membawa aliran data secara paralel. Polarisasi cahaya yang berbeda juga tidak berinteraksi satu sama lain, sehingga pada prinsipnya setiap polarisasi dapat digunakan sebagai saluran informasi independen. Ini akan memungkinkan lebih banyak informasi untuk disimpan, secara dramatis meningkatkan kepadatan informasi.
Tetapi sementara sistem selektif panjang gelombang untuk mentransmisikan data adalah umum, alternatif selektif polarisasi belum banyak dieksplorasi, jelas penulis utama studi Juni Sang Lee. “Pekerjaan kami menunjukkan prototipe pertama perangkat yang dapat diprogram menggunakan polarisasi dan memaksimalkan kepadatan pemrosesan informasi,” katanya. Dunia Fisika. Photonics memiliki keunggulan besar dibandingkan elektronik dalam hal ini, tambahnya, karena cahaya bergerak lebih cepat daripada elektron dan berfungsi melalui bandwidth yang besar. “Memang, kepadatan komputasi perangkat kami beberapa kali lipat lebih besar daripada elektronik konvensional.”
Kabel nano fungsional
Prosesor komputasi fotonik baru terdiri dari kawat nano fungsional yang terbuat dari bahan pengubah fase, Ge2Sb2Te5(GST), dan silikon, yang bertindak sebagai dielektrik. Para peneliti menghubungkan kawat nano, yang masing-masing berukuran 15 . µpanjang m dan lebar 180 nm, ke dua elektroda logam. Pengaturan ini memungkinkan mereka untuk mengukur arus listrik melalui GST sementara mereka menyinarinya dengan pulsa cahaya dari laser dengan panjang gelombang 638 nm.
Ketika diterangi dengan cahaya ini, fase bahan aktif beralih secara reversibel dari keadaan sangat resistif (amorf) menjadi konduktif (kristal). Oleh karena itu para peneliti dapat menggunakan polarisasi cahaya yang masuk untuk menyesuaikan penyerapan cahaya oleh lapisan aktif.
Kawat nano ultratipis bisa menjadi keuntungan bagi komputasi kuantum tahan kesalahan
"Hal yang menarik adalah bahwa setiap nanowire menunjukkan respon switching selektif ke arah polarisasi tertentu dari pulsa optik," kata Lee. “Dengan menggunakan konsep ini, kami telah mengimplementasikan prosesor komputasi fotonik dengan beberapa kawat nano sehingga beberapa polarisasi cahaya dapat berinteraksi secara independen dengan berbagai kawat nano dan melakukan komputasi paralel.”
Para peneliti menggambarkan penelitian ini, yang diterbitkan di Kemajuan ilmu pengetahuan, sebagai pekerjaan tahap awal menuju perangkat komputasi fotonik skala besar. “Kami ingin meningkatkan fungsionalitas tersebut dengan mengubah konfigurasi perangkat atau dengan menggunakan sirkuit fotonik terintegrasi,” ungkap Lee. “Kami juga ingin menyelidiki lebih lanjut struktur nano lain yang dapat mengeksploitasi sifat-sifat polarisasi.”
