Svi znamo da današnja elektronika radi na izuzetno velikim brzinama, ali kada bi se elektroni u čipovima zamenili fotonima, postala bi nešto poput kornjače u poređenju sa Ferrarijem. Ekipa nemačkih i britanskih naučnika sa Univerziteta Karlsruhe i Oxford, uspela je napraviti prvu trajnu optičku memoriju na čipu, što je veliki korak ka tom smeru.

Interes naučne zajednice za takozvanim fotoničkim čipovima traje već decenijama, a nije teško zaključiti zašto. Kad se elektroni kreću kroz osnovne komponente računarskog čipa, odnosno logičke sklopove koji manipulišu podacima, memorijske sklopove koji ih skladište, te metalne žice koje ih prenose, oni udaraju jedan u drugi, usporavaju se, te generišu toplotu koja se mora nekako odvesti spolja. Ali to se ne događa u slučaju fotona koji putuju zajedno bez ikakvog otpora i to brzinom svetlosti.

Naučnici su do sada već proizvodili čipove u kojima su optičke linije zamenile metalne žice, kao i sklopove optičke memorije, ali takvi čipovi su imali brojne nedostatke, pa su recimo mogli skladištiti podatke samo kada su imali stalni izvor struje. Kada bi struje nestalo, nestali bi i podaci.

Nemački i britanski naučnici su pronašli rešenje za to korišćenjem materijala koji se nalazi u srcu svakog CD-a i DVD-a za višekratno snimanje podataka.

Konkretno se radi o materijalu pod nazivopm GST, koji se sastoji od tankog sloja legure germanijuma, antimona i telurijuma. Kada se GST obasja intenzivnim pulsom laserske svetlosti, on promeni svoju atomsku strukturu iz savršene kristalne rešetke u amorfnu. Te dve strukture reflektuju svetlo na različite načine, a CD-i i DVD-i koriste te različitosti za skladištenje podataka. Kako bi čitao podatke, skladištene u obliku uzoraka sitnih tačkica poslaganih po kristalnom ili amorfnom redu, vaš CD ili DVD pogon isijava laserski zrak niskog intenziteta na disk, te prati način na koji se svetlo odbija od njega.

Naučnici Oxforda i Karlsruhea su primetili da na GST ne utiče samo to koliko se svetla reflektuje na sloju, već i koliko se svetla apsorbuje. Kada se ispod filma GST-a doda prozirni materijal, tačkice kristalne strukture apsorbuju više svetla nago tačke amorfne strukture.

Nakon toga su želeli otkriti mogu li to svojstvo iskoristiti za trajno skladištenje podataka na čip, koji bi se kasnije mogli čitati. Kako bi im to pošlo za rukom, opremili su čip uređajem od silicijum nitrida pod nazivom valovod koji sadrži i kanalizuje pulsove svetlosti. Nakon toga su postavili patch GST-a nanoveličine na vrh tog valovoda.

Kako bi zapisivali podatke na taj sloj, naučnici su ispalili intenzivan puls svetlosti u valovod. Visoki intenzitet elektromagnetskog polja je rastopio GST, pretvarajući njegovu kristalnu strukturu u amorfnu.

Nakon toga, drugi znantno manje intenzivan puls uzrokuje da se materijal vrati u svoju originalnu kristalnu strukturu. Kada su naučnici poželeli čitati podatke, ispaljivali su manje intenzivne pulsove svetla i merili koliko se svetla emituje prema valovodu.

Ako je apsorbovano manje svetla, to znači da je tačka podataka GST-a amorfne strukture, a ako je apsorbovano više, to znači da je kristalna.

Pored toga, naučnici su dramatično povećali količinu podataka koja se može zapisivati i čitati, pa su istovremeno slali višestruke talasne dužine svetla kroz valovod, što im je omogućilo istovremeno čitanje i zapisivanje višestrukih bitova, što nije moguće postići uređajima za skladištenje bazirani na elektronici.

Promenama intenziteta pulsova za zapisivanje podataka, ujedno su bili u mogućnosti kontrolisati koliki se deo svakog GST patcha u bilo kojem trenutku pretvara u kristalnu ili amorfnu strukturu. Zahvaljujući toj metodi, uspeli su postići da jedan patch sadrži 90% amorfne i 10% kristalne strukture, dok drugi može sadržavati 80% amorfne i 20% kristalne. To omogućuje da se podaci skladište u devet različitih kombinacija, ne samo u binarnim jedinicama i nulama, za što se koriste 100% amorfne ili 100% kristalne tačke, pa ovo dramatično “boosta” količinu podataka koju može skladištiti svaka tačka.

Naučnici navode kako je pred fotonskom memorijom još dug put pre nego što postane konkurencija elektronskoj, jer se mora povećati gustina zapisa, ali ukoliko se razvije napredna fotonska tehnologija koja se može integrisati u fotonske logičke sklopove, potencijal je takav da bi fotonski čipovi mogli raditi od 50 do 100 puta brže u odnosu na današnje najbrže računarske procesore.

Izvor: vidi.hr