Internet već prenosi ogromne količine podataka pomoću svetlosti koja putuje kroz optička vlakna. Međutim, kada signal stigne do računara ili data-centra, veliki deo komunikacije unutar procesora ponovo se obavlja električnim putem. To stvara toplotu, troši energiju i ograničava brzinu. Novi nanolaser mogao bi da pomogne da svetlosni signal stigne sve do samog mikročipa.
Uređaj su razvili istraživači Tehničkog univerziteta Danske. Toliko je mali da bi hiljade takvih izvora svetlosti jednog dana mogle da budu ugrađene na jedan čip. Informacija bi se između delova procesora prenosila fotonima umesto električnim signalima.
Ključni deo lasera je nanorezonator, odnosno struktura sposobna da zarobi i veoma snažno koncentriše svetlost na prostoru manjem od uobičajenih dimenzija laserskog uređaja. Istovremeno se u toj oblasti okupljaju elektroni, čime se omogućava efikasna interakcija svetlosti i materijala.
Kako je objavljeno u časopisu „Science Advances“, uređaj funkcioniše na sobnoj temperaturi i zahteva izuzetno malu količinu energije. To su važni uslovi za praktičnu elektroniku, jer sistem koji radi samo pri ekstremnom hlađenju teško može da postane deo telefona, računara ili velikog serverskog centra.
Električni vodovi unutar modernih procesora sve teže prate rast računarske snage. Kako tranzistori postaju manji i gušće raspoređeni, otpor provodnika pretvara deo energije u toplotu. Hlađenje data-centara već predstavlja veliki tehnički i ekonomski problem, a razvoj veštačke inteligencije dodatno povećava potrošnju.
Profesor Jesper Merk sa danskog univerziteta procenjuje da bi optička komunikacija zasnovana na nanolaserima mogla da smanji potrošnju računara i do približno 50 odsto. Reč je o potencijalnoj proceni, a ne o rezultatu već ostvarenom u gotovom računaru.
Put do takvog uređaja zahteva rešavanje više problema. Hiljade lasera morale bi da budu proizvedene gotovo bez odstupanja, precizno povezane sa drugim optičkim komponentama i integrisane sa standardnim postupkom izrade poluprovodnika. Svaki laser morao bi pouzdano da se uključuje i isključuje ogromnom brzinom bez međusobnog ometanja.
Potrebno je i pretvaranje elektronskih podataka u optičke signale i nazad tamo gde klasična elektronika ostaje neophodna. Ako ti prelazi troše previše energije, deo prednosti svetlosnog prenosa može biti izgubljen. Zbog toga se ne razvija samo laser, već čitav skup minijaturnih modulatora, talasovoda, detektora i kontrolnih sistema.
Koncentrisana svetlost mogla bi imati primenu i izvan računarstva. Veoma mali laser može biti koristan u medicinskim senzorima, preciznom snimanju i uređajima koji otkrivaju male količine bioloških molekula. Njegova izuzetna osetljivost proizlazi iz činjenice da je elektromagnetno polje sabijeno u veoma mali prostor.
Novi uređaj još neće zameniti električne veze u sledećoj generaciji laptopova, ali pokazuje da jedna od najvećih prepreka fotonskim čipovima postaje savladiva. Ukoliko hiljade nanolasera budu mogle da rade zajedno, budući računari neće samo obrađivati podatke brže. Njihovi delovi mogli bi međusobno da „razgovaraju“ svetlošću, uz manje zagrevanja i znatno nižu potrošnju energije.
S.B.
