디지털 미래는 오늘날의 트랜지스터보다 백만 배 더 빠른 광 스위치에 의존할 수 있습니다.

디지털 미래는 오늘날의 트랜지스터보다 백만 배 더 빠른 광 스위치에 의존할 수 있습니다.

타임 스탬프 : 24 년 2023 월 3 일 오후 39:XNUMX
디지털 미래는 오늘날의 트랜지스터보다 백만 배 빠른 광 스위치에 의존할 수 있습니다. PlatoBlockchain Data Intelligence. 수직 검색. 일체 포함.

더 빠른 전화, 컴퓨터 또는 인터넷 연결을 원했다면 기술의 한계에 부딪히는 개인적인 경험을 한 적이 있을 것입니다. 하지만 도중에 도움이 있을지도 모릅니다.

지난 수십 년 동안 과학자와 엔지니어들은 나 같은 현대 전자 및 디지털 통신 기술의 기반이 되는 전자 부품인 더 빠른 트랜지스터를 개발하기 위해 노력했습니다. 이러한 노력은 특수한 전기적 특성을 가진 반도체라는 재료 범주를 기반으로 합니다. 규소 아마도 이러한 유형의 자료 중 가장 잘 알려진 예일 것입니다.

그러나 약 XNUMX년 전, 과학적 노력은 반도체 기반 트랜지스터의 속도 한계에 부딪혔습니다. 연구자들은 전자가 이러한 물질을 통해 더 빨리 움직이도록 만들 수 없습니다. 엔지니어가 실리콘을 통해 전류를 이동하는 데 내재된 속도 제한을 해결하기 위해 노력하는 한 가지 방법은 더 짧은 물리적 회로를 설계하여 본질적으로 전자가 이동할 거리를 줄이는 것입니다. 칩의 컴퓨팅 성능을 높이는 것은 트랜지스터의 수를 늘리는 것으로 귀결됩니다. 그러나 연구자들이 트랜지스터를 매우 작게 만들 수 있다 하더라도 사람과 기업이 필요로 하는 더 빠른 처리 및 데이터 전송 속도를 위해서는 충분히 빠르지 않을 것입니다.

My 연구팀의 작품 자유 공간과 광섬유에서 초고속 레이저 펄스를 사용하여 데이터를 더 빠르게 이동하는 방법을 개발하는 것을 목표로 합니다. 레이저 빛은 거의 손실 없이 매우 낮은 수준의 노이즈로 광섬유를 통과합니다.

2023년 XNUMX월에 발표된 가장 최근 연구에서 과학의 발전, 우리는 그것을 향해 한 발짝 더 나아가 레이저 기반 시스템 전자를 이동시키기 위해 전압보다는 광자에 의존하고 현재 시스템보다 훨씬 빠르게 정보를 전송하는 광학 트랜지스터가 장착되어 있습니다. 이전에 보고된 광 스위치.

초고속 광 트랜지스터

가장 기본적인 수준에서 디지털 전송에는 1과 0을 나타내기 위해 신호를 켜고 끄는 것이 포함됩니다. 전자 트랜지스터는 전압을 사용하여 이 신호를 보냅니다. 전압이 전자가 시스템을 통해 흐르도록 유도하면 XNUMX 신호를 보냅니다. 전자가 흐르지 않으면 XNUMX 신호를 보냅니다. 전자를 방출하는 소스와 전자를 감지하는 수신기가 필요합니다.

당사의 초고속 광 데이터 전송 시스템은 전압이 아닌 빛을 기반으로 합니다. 우리 연구 그룹은 실리콘의 현재 한계를 극복하기 위해 최신 프로세서의 빌딩 블록인 트랜지스터 수준에서 광통신을 연구하는 많은 그룹 중 하나입니다.

우리 시스템은 반사광을 제어하여 정보를 전달합니다. 빛이 유리 조각에 비치면 약간만 반사될 수 있지만 대부분은 통과합니다. 그것이 햇빛을 향해 운전하거나 창문을 통해 볼 때 눈부심으로 경험하는 것입니다.

우리는 동일한 유리 조각을 통과하는 두 소스에서 전송되는 두 개의 레이저 빔을 사용합니다. 하나의 빔은 일정하지만 유리를 통한 전송은 두 번째 빔에 의해 제어됩니다. 두 번째 빔을 사용하여 유리의 특성을 투명에서 반사로 전환함으로써 일정한 빔의 전송을 시작 및 중지하고 광 신호를 켜고 끄고 다시 매우 빠르게 다시 전환할 수 있습니다.

이 방법을 사용하면 현재 시스템이 전자를 보낼 수 있는 것보다 훨씬 더 빠르게 유리 속성을 전환할 수 있습니다. 따라서 더 짧은 시간에 더 많은 온/오프 신호(XNUMX과 XNUMX)를 보낼 수 있습니다.

우리는 얼마나 빨리 이야기하고 있습니까?

우리의 연구는 일반적인 전자 장치를 사용했을 때보다 1만 배 더 빠르게 데이터를 전송하는 첫 걸음을 내디뎠습니다. 전자의 경우 데이터를 전송하는 최대 속도는 나노초, XNUMX억분의 XNUMX초로 매우 빠릅니다. 그러나 우리가 구성한 광 스위치는 데이터를 백만 배 더 빠르게 전송할 수 있었습니다. 아토초.

또한 메시지를 가로채거나 수정하려는 공격자가 실패하거나 탐지될 수 있도록 이러한 신호를 안전하게 전송할 수 있었습니다.

레이저 빔을 사용하여 신호를 전달하고 다른 레이저 빔으로 제어되는 유리로 신호 강도를 조정하면 정보가 더 빠르게 이동할 뿐만 아니라 훨씬 더 멀리 이동할 수 있습니다.

예를 들어, James Webb Space Telescope는 최근에 전송했습니다. 저 멀리 우주에서 본 놀라운 이미지. 이 사진들은 망원경에서 지구의 기지국으로 하나의 "켜짐" 또는 "꺼짐" 비율로 데이터로 전송되었습니다. 35나노초마다 광통신을 사용합니다.

우리가 개발하고 있는 것과 같은 레이저 시스템은 전송 속도를 XNUMX억 ​​배 높일 수 있어 깊은 우주를 더 빠르고 명확하게 탐사할 수 있고 우주의 비밀을 더 빨리 드러낼 수 있습니다. 그리고 언젠가는 컴퓨터 자체가 빛으로 작동할 것입니다.

이 기사는에서 다시 게시됩니다. 대화 크리에이티브 커먼즈 라이센스하에 읽기 원래 기사.

이미지 크레디트: 작동 중인 저자 연구실의 초고속 광 스위치. Mohammed Hassan, 애리조나 대학교, CC의 BY-ND

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