오늘날의 전자 컴퓨터 칩은 타오르는 속도로 작동합니다. 그러나 전자 대신 빛의 광자로 데이터를 저장, 조작 및 움직이는 대체 버전은 오늘날의 칩이 속담하는 말과 버기처럼 보이게합니다. 이제 한 연구원 팀원이 칩에 최초의 영구 광학 메모리를 생성했으며 그 방향의 중요한 단계입니다.
스페인 바르셀로나에있는 광자 과학 연구소의 레이저 물리학자인 Valerio Pruneri는“이 작업에 대해 매우 긍정적입니다. "새로운 개념에 대한 훌륭한 시연입니다."
소위 광자 칩에 대한 관심은 수십 년 전으로 거슬러 올라가며 그 이유를 쉽게 알 수 있습니다. 전자가 컴퓨터 칩의 기본 부분 (데이터를 조작하는 모호한 회로, 저장하는 메모리 회로 및 페리를 따라 페리하는 금속 와이어를 통해 이동하면 서로 부딪쳐서 속도를 늦추고 열을 생성해야합니다. 그것은 저항없이 함께 이동하고, 경도에서 그렇게하는 광자의 경우에는 해당되지 않습니다. 연구원들은 이미 금속 와이어와 광학 메모리 회로를 대체하는 광학 라인으로 광자 친화적 인 칩을 만들었습니다. 그러나 부품에는 심각한 단점이 있습니다. 예를 들어, 메모리 회로는 정상 전원 공급 장치가있는 경우에만 데이터를 저장할 수 있습니다. 전원이 꺼지면 데이터도 사라집니다.
이제 영국 옥스포드 대학교의 나노 엔지니어링 전문가 인 Harish Bhaskaran이 이끄는 연구원들과 독일의 Karlsruhe Institute의 전기 엔지니어 Wolfram Pernice는 재 작성 가능한 CDS 및 DVD의 중심부에 자료를 사용하여 사라지는 기억 문제에 대한 해결책을 쳤다. 그 재료 (낙관적 인 GST)는 게르마늄 합금, 안티몬 및 텔 루륨의 얇은 층에 대한 컨설턴트입니다. 레이저 광의 강렬한 맥박으로 Zapped하면 GST 필름은 원자 구조를 정렬 된 결정 격자에서 "비정질"혼란로 바꿉니다. 이 두 구조는 다른 방식으로 빛을 반영하며 CD와 DVD는이 차이를 사용하여 데이터를 저장합니다. 결정질 또는 비정질 순서를 가진 작은 반점의 패턴으로 데이터를 읽으려면 CD 또는 DVD 드라이브는 디스크에 저 강도 레이저 표시등을 비추고 빛이 튀는 방식을 추적합니다.
GST와의 작업에서 연구원들은이 자료가 영화에서 빛이 어떻게 반사되는지뿐만 아니라 그것이 얼마나 흡수되는지에도 영향을 미친다는 것을 알았습니다. 투명한 재료가 GST 필름 아래에 놓일 때, 결정질 순서가있는 지점은 비정질 구조를 가진 반점보다 더 많은 빛을 흡수합니다.
다음으로, 연구원들은이 속성을 사용하여 칩에 데이터를 영구적으로 저장하고 나중에 읽을 수 있는지 확인하고 싶었습니다. 이를 위해 표준 치과기 기술을 사용하여 Light의 펄스를 포함하고 채널을 포함하는 도파관으로 알려진 실리콘 질화물 장치로 칩을 복장했습니다. 그런 다음이 도파관 위에 GST의 나노 스케일 패치를 배치했습니다. 이 계층에 데이터를 작성하기 위해 과학자들은 도파관에 강렬한 빛의 펄스를 파이프했습니다. 빛의 전자기장의 높은 강도는 GST를 녹여 결정질 원자 구조를 비정질하게 돌렸다. 두 번째로 약간 덜 강렬한 맥박은 재료가 원래 결정 구조로 되돌아 갈 수 있습니다.
연구원들이 데이터를 읽고 싶었을 때, 그들은 덜 강렬한 빛의 펄스로 빛을 발하고 도파관을 통해 얼마나 많은 빛이 전달되었는지 측정했습니다. 작은 빛이 흡수되면 GST의 데이터 지점에 비정질 순서가 있다는 것을 알았습니다. 더 많이 흡수되면 그것은 결정 성 이었다는 것을 의미했습니다.
Bhaskaran, Pernice 및 동료들은 또한 저장하고 읽을 수있는 데이터의 양을 극적으로 늘리기위한 조치를 취했습니다. 우선, 그들은 도파관을 통해 여러 파장의 빛을 동시에 보냈으며, 전기 데이터 저장 장치에서는 할 수없는 것들을 동시에 작성하고 읽을 수 있습니다. 그리고 이번 주에 자연 Photonics 에서보고 한 바와 같이 , 데이터 작성 펄스의 강도를 변경함으로써, 그들은 각 GST 패치 중 어느 정도가 결정질 또는 비정질로 변하는 양을 제어 할 수있었습니다. 이 방법으로, 그들은 하나의 패치 90% 비정질이지만 10% 결정 성, 80% 비정질 및 20% 결정질을 만들 수 있습니다. 그로 인해 100% 비정질 또는 결정질 반점에 사용되는 일반적인 이진 1 및 0이 아니라 8 가지 조합으로 데이터를 저장할 수있었습니다. Bhaskaran은 말합니다.
는 말합니다.Photonic Memories는 전자 상대를 따라 잡기를 희망한다면 여전히 갈 길이 멀다. 최소한 스토리지 밀도는 경쟁력이 있으려면 규모의 순서를 올라 가야합니다. 궁극적으로 Bhaskaran은보다 고급 광자 메모리를 광학 논리 및 상호 연결과 통합 할 수 있다면 결과 칩은 오늘날의 컴퓨터 프로세서 속도의 50 ~ 100 배에서 실행할 가능성이 있다고 말합니다.
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