Το φως μπορεί να μεταδίδει περισσότερα δεδομένα, καταναλώνοντας λιγότερη ενέργεια από ό,τι ο ηλεκτρισμός- και ως εκ τούτου, θα μπορούσε να αποτελέσει πολύ καλή επιλογή για την μελλοντική τεχνολογία ηλεκτρονικών υπολογιστών.
Προς αυτή την κατεύθυνση κινείται η δουλειά της Γιελένα Βούκοβιτς, ερευνήτριας του Stanford University, η οποία επιδιώκει να κάνει τους υπολογιστές ταχύτερους και οικονομικότερους, αλλάζοντας τον τρόπο με τον οποίο αποστέλλονται δεδομένα εμπρός και πίσω μεταξύ των τσιπ, όπου λαμβάνει χώρα η υπολογιστική δουλειά.
Στους σημερινούς υπολογιστές τα δεδομένα προωθούνται μέσα από καλώδια ως ένα «ρεύμα» ηλεκτρονίων. Αυτό απαιτεί μεγάλη ποσότητα ενέργειας, και κατ’επέκταση αύξηση θερμοκρασίας (ειδικά στα laptop).
Όπως επισημαίνει η Βούκοβιτς, μέχρι και το 80% της ισχύος των μικροεπεξεργαστών καταναλώνεται κατά την αποστολή δεδομένων μέσω των καλωδίων. Σε δημοσίευση στο Nature Photonics παρουσιάζεται μια εναλλακτική, που καθιστά πρακτική τη χρήση φωτός αντί ηλεκτρισμού για την αποστολή δεδομένων στο εσωτερικό των υπολογιστών.
Στην ουσία, οι ερευνητές του Stanford θέλουν να συρρικνώσουν την αποδεδειγμένα λειτουργική τεχνολογία πίσω από το Ίντερνετ, δηλαδή τη μετάδοση φωτονίων μέσω καλωδίων οπτικής ίνας- που απαιτεί πολύ λιγότερη ενέργεια από την αποστολή ηλεκτρονίων μέσω καλωδίων.
Σε θεωρητικό επίπεδο αυτό είναι εφικτό επειδή ο πυρίτιο είναι διαφανές στο υπέρυθρο φως, όπως το γυαλί είναι διάφανο στο ορατό φως. Οπότε τα καλώδια θα μπορούσαν να αντικατασταθούν από οπτικές διασυνδέσεις, υπό τη μορφή δομών πυριτίου σχεδιασμένων για τη μεταφορά υπερύθρου φωτός.
Ωστόσο μέχρι τώρα ο σχεδιασμός τέτοιων διασυνδέσεων ήταν δυνατός ανά μία φορά- και δεδομένου ότι θα χρειάζονταν χιλιάδες για κάθε ηλεκτρονικό σύστημα, η όλη ιδέα ήταν μάλλον μη πρακτική.
Οι ερευνητές του Stanford το αλλάζουν αυτό, μέσω ενός αλγορίθμου «αντεστραμμένου σχεδιασμού», ο οποίος έχει ως εξής: οι μηχανικοί καθορίζουν τι θέλουν να κάνει το οπτικό κύκλωμα, και το λογισμικό παρέχει τις λεπτομέρειες για την κατασκευή μιας δομής πυριτίου που θα το κάνει.
Σε αυτό το πλαίσιο, ο αλγόριθμος χρησιμοποιήθηκε για τον σχεδιασμό ενός οπτικού κυκλώματος και αρκετών αντιγράφων στο εργαστήριο.
Όπως αναφέρει η Βούκοβιτς, «οι δομές μας μπορεί να μοιάζουν σαν ελβετικό τυρί, αλλά δουλεύουν καλύτερα από ό,τι έχουμε δει στο παρελθόν».
