تراشه نوری جدید با سرعت ۱۰۰۰ گیگابیت بر ثانیه و مصرف انرژی ناچیز

جهش بی‌سابقه در سرعت انتقال داده

در حالی که فناوری‌های کنونی معمولاً حداکثر سرعت ۵۶ گیگابیت بر ثانیه را ارائه می‌دهند، این تراشه جدید با رسیدن به سرعت ۱۰۰۰ گیگابیت بر ثانیه، جهشی عظیم در این حوزه ایجاد کرده است. علیرضا گراوند، دانشجوی دکترای دانشگاه لاوال و نویسنده اول این مطالعه، این پیشرفت را معادل انتقال مجموعه داده‌ای شامل بیش از ۱۰۰ میلیون کتاب در کمتر از ۷ دقیقه توصیف می‌کند؛ زمانی تقریباً برابر با دم کردن یک فنجان قهوه.

مصرف انرژی فوق‌العاده پایین

یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های این تراشه، مصرف انرژی بسیار پایین آن است. بر اساس یافته‌های تیم تحقیقاتی، این تراشه تنها ۴ ژول انرژی برای انتقال داده در این سطح مصرف می‌کند. این میزان انرژی معادل گرم کردن یک میلی‌لیتر آب به اندازه یک درجه سانتی‌گراد است و پتانسیل قابل توجهی برای کاهش مصرف برق در مراکز داده دارد.

فناوری رمزگذاری داده با نور

این دستاورد با استفاده از ماژولاتورهای ریزحلقه‌ای (microring modulators) حاصل شده است. این ساختارهای حلقوی سیلیکونی قادرند نور را برای رمزگذاری بهینه اطلاعات تغییر دهند. تراشه جدید با به‌کارگیری دو جفت از این ماژولاتورها، یکی برای کنترل شدت نور و دیگری برای تغییر حالت آن، پهنای باند بسیار بالاتری را در فضایی کوچک فراهم می‌کند. این رویکرد دوگانه امکان انتقال حجم بیشتری از داده را در زمان کوتاه‌تر و با مصرف انرژی کمتر فراهم می‌سازد.

کاربرد در مراکز داده هوش مصنوعی

مراکز داده امروزی، به‌ویژه آن‌هایی که در حوزه هوش مصنوعی فعالیت می‌کنند، نیازمند ارتباط پرسرعت و کم‌مصرف بین هزاران پردازنده هستند. با وجود فاصله فیزیکی زیاد بین این پردازنده‌ها، فناوری جدید امکان اتصال آن‌ها را به گونه‌ای فراهم می‌کند که گویی تنها چند متر از هم فاصله دارند. این ویژگی می‌تواند به کاهش چشمگیر انرژی مصرفی و افزایش بهره‌وری در این مراکز کمک کند.

آینده تجاری‌سازی و چشم‌انداز فوتونیک

اگرچه این فناوری هنوز در مرحله آزمایشگاهی است، اما نزدیکی آن به تجاری‌سازی احساس می‌شود. شرکت‌هایی مانند NVIDIA پیش‌تر از ماژولاتورهای ریزحلقه‌ای استفاده کرده‌اند، اما نوآوری دانشگاه لاوال در افزودن بعد کنترل حالت نور، عملکرد نهایی را چندین برابر افزایش می‌دهد. این پیشرفت گامی مهم به سوی تحقق ابررایانه‌های فوتونیک و هوش مصنوعی با سرعت نور است.

علیرضا گراوند ابراز امیدواری کرده است که صنعت طی چند سال آینده این فناوری را به کار گیرد و شاهد ورود آن به دنیای واقعی باشیم. این پژوهش در ژورنال معتبر Nature Photonics منتشر شده است.