Przydatność każdej technologii mierzona jest jej trafnością, więc rozwój komputerów optycznych stał się jednym z najpopularniejszych tematów dnia dzisiejszego. Technicy i programiści na całym świecie starają się osiągnąć doskonałość w nanotechnologiach, dlatego stale się badają. Komputery optyczne to jeden z najpopularniejszych motywów. Wszystkie korzyści pozwalają upewnić się, że są potrzebne dzisiaj. Takie technologie można znaleźć we współczesnym świecie, ale ich wzrost w przyszłości jest nieunikniony. Dlatego też o technologii optycznej będą dyskutowane dalej.

Opis technologii

Jako przykład procesorów można dowiedzieć się, dlaczego potrzebne są komputery optyczne. Kiedy nadejdzie czas, aby zredukować proces techniczny CPU, nigdzie nie będzie, prawo Moore'a przestaje być użyteczne. W tej chwili opracowywana jest możliwość zastosowania alternatywnej technologii, polegającej na zastąpieniu przewodów światłowodu, który wytwarza światło.


System półprzewodnikowy jest nieco przestarzały, ponieważ jest zgodny z prawami fizyki związanymi z prądem elektrycznym. Jest to uporządkowany ruch cząstek, które wymuszają ruch elektronów w ciągłym przepływie, co prowadzi do utraty pewnej ilości energii, która przejawia się w emisji ciepła i promieniowania elektromagnetycznego. W przeciwieństwie do półprzewodników, światło jest zdolne do przekazywania ogromnej ilości informacji i znacznie szybciej, a straty będą zminimalizowane. W przypadku komputerów optycznych jest to tylko odkrycie.

Zasada działania

Tworzenie komputerów optycznych nie będzie szczególnie trudne. Pojawią się podczas testów, ponieważ światłowody są nadal zmuszone do pracy. Tworzenie komputerów optycznych radykalnie zmienia samą koncepcję programowania, która opiera się na sekwencji zer i jednostek. Z drugiej strony, proces przesyłania danych będzie szybszy, jeśli nie użyjesz systemu binarnego, ale impulsy świetlne.


W chwili obecnej stworzenie optycznego urządzenia komputerowego jest wciąż na etapie planowania. Tymczasem zostanie opracowana produkcja wspólnych technologii - światła i analogi.

Oznaczanie fotonu

Po ustaleniu, w jaki sposób używa się optyki, należy zrozumieć, czym jest foton. Foton jest masą, która nie ma masy i istnieje tylko w próżni. Foton sam w sobie nie ma ładunku elektrycznego, ale ze względu na swoją stabilność może przyspieszyć ładunek elektryczny. Tak właśnie jest foton. Jedną z jego zalet jest szybkość dystrybucji. Jest bardzo wysoki i porównywalny do prędkości światła. Komputery Photon działają na tej samej zasadzie.

Zastosowanie technologii

Drukarki laserowe, skanery, płyty CD wykorzystują światło do przeprowadzenia wszystkich niezbędnych procesów. Technologie optyczne są w stanie zapewniać szybkie połączenia z sieciami, urządzenia analogowe pozostają w tyle i zauważalnie. Różne operacje laserowe są stosowane w celu zwiększenia żywotności sprzętu, poprawy jego trwałości, ciągliwości i powierzchni. Szeroko stosowana ta technologia w urządzeniach odczytujących kody kreskowe.Technologia świetlna jest również wykorzystywana w medycynie. Na przykład w urządzeniach do oświetlania wewnętrznej jamy osoby. Światłowód jest również używany do szybkiego nagrywania filmów.

Zaleta optyki

Światło jest w stanie przekazywać informacje w dużych ilościach iz niewiarygodną prędkością. Ale istnieje wiele innych zalet komputerów optycznych, które będą stosowane w przyszłości. Może to się stanie wkrótce.
Wykorzystanie technologii optycznych umożliwia poprawę dowolnej techniki, ponieważ sprzęt zużywa mniej energii. Pomaga również zmniejszyć rozpraszanie ciepła. W nowoczesnych procesorach główną rolę odgrywa proces techniczny, a im cieńsza, tym wyższa wydajność. W nowoczesnych procesorach graficznych zredukowany proces technologiczny wpływa na zużycie energii. Ale kiedy redukcja procesu technologicznego osiągnie swój limit, inżynierowie będą szukać podobnego sposobu zwiększania produktywności. Dlatego wymiana półprzewodników będzie pochodzić z technologii optycznej. Wielu naukowców już nad tym pracuje. Zaletą komputera optycznego jest to, że informacje są przedstawiane jako fotony generowane przez lasery lub diody. W przypadku korzystania z fotonów zapewniona jest szybka transmisja informacji. Aby użyć dodatkowych funkcji do dostarczania danych wejściowych i wyjściowych, możesz użyć trzeciego pomiaru. Przejrzyste środowisko jest idealnym miejscem, w którym dane zakodowane za pomocą wiązki optycznej mogą być przetwarzane bez zużycia energii. Z powodu promieniowania zerowegow środowisku, system optyczny jest w stanie zapewnić ochronę komputera w przypadku próby przechwycenia informacji. Ponadto układ optyczny ma zabezpieczenie przed elektromagnetycznymi uruchomieniami innych producentów.
Kable światłowodowe są coraz tańsze każdego dnia, co czyni je bardziej odpowiednimi niż te analogowe.

Dostępne technologie optyczne

Jednym z nowych odkryć w świecie optyki jest soczewka metaliczna. Stworzony obiektyw płaski, który składa się z wybielacza, farby i kwarcu, jest w stanie całkowicie zastąpić szkło w przyszłości. Powodem zastosowania metalowej soczewki jest całkowite wykluczenie zniekształceń w badaniach mikroskopowych. Faktem jest, że zwykłe szkło nie jest w stanie zapewnić maksymalnej przejrzystości w jednej warstwie. Dlatego naukowcy muszą używać kilku warstw szklanych soczewek. Ten sam system stosowany jest w obiektywach i kamerach wideo. Ale kosztem kilku soczewek, które znajdują się w pewnej odległości od siebie, sprzęt osiąga duże rozmiary. Naukowcom z Uniwersytetu Harvarda udało się stworzyć płaską soczewkę. Jest w stanie całkowicie wyeliminować defekty obrazu, ponieważ nie ma w nim aberracji. Przezroczysty kwarc i dwutlenek tytanu stały się głównymi składnikami soczewki. Płyta kwarcowa umieściła na niej miliony tytanowych kolumn. Przecinają promień światła na kawałki, zapewniając właściwe ogniskowanie.

Układy scalone oparte na optyce

Komunikacja świetlna jest jedną z głównych alternatyw dla technologii przyszłości. Elektrycznyprzewody mają jeden znaczący minus - ograniczenie prędkości transmisji danych. Ponadto wymaga to dużej ilości energii, co pociąga za sobą przegrzanie.

Wymiana konwencjonalnych przewodów optycznych spowoduje szybsze przesyłanie danych. Będą również korzystać z transmisji równoległej w różnych kolorach. Po raz pierwszy zaobserwowano namacalny postęp w kierunku technologii optycznych w 2015 r., Kiedy naukowcy opisali rozwiązanie, które pozwoliło pokonać ograniczenia półprzewodników. W artykule Nature naukowcy szczegółowo opisali zasadę mikroprocesora, podając zdjęcia i nadając mu nazwę "Zero change". Tak więc, stosując krzem w chipach, można użyć fotoniki. Najczęstszym zastosowaniem fotoniki jest połączenie bezprzewodowe 4G. To mikrochipy o pochodzeniu optycznym zapewniają tak szybką transmisję danych.

Światłowód w przyszłości

Ponieważ wymagania jakościowe wzrastają z każdym kolejnym rokiem, jego wyniki powinny być na odpowiednim poziomie. Pierwszym z kolei jest wdrożenie sieci bezprzewodowej 5G. Więc jaka ilość dostępnych danych może być transmitowana przez światłowód? 40% planuje się alokować tylko na połączenie z komputerami optycznymi. Pozostałe 60% zostanie zużyte przez użytkowników smartfonów, tabletów i innych urządzeń przenośnych. Jest to przybliżony plan przyszłego połączenia 5G. Kable światłowodowe mogą przesyłać informacje z szybkością do 100 Gb /s przy użyciu technologii fotonicznej.

Przeszkoda wograniczenia

Do 2020 roku ludzkość będzie miała dostęp do prędkości transmisji danych do 1000 Tbps. Odbywa się to w celu pełnego zaspokojenia wymagań sieci szerokopasmowej. Ale to zadanie jest zasadniczo spowolnione, ponieważ dziś nie ma technologii zdolnych do pokonania przeszkody. Bardziej dotkliwa jest kwestia możliwości przesyłania informacji na duże odległości.
Możliwy jest tylko kabel z włóknem światłowodowym w pojedynczym rdzeniu zdolnym do osiągnięcia prędkości prawie 10 Tbit /s. Ale jest w stanie transmitować tylko jeden strumień sygnału fotonicznego. Kable wielomodowe, które zapewniają przejście równolegle kilku sygnałów świetlnych, mogą działać bez zniekształceń tylko w ograniczonej odległości kilku metrów. W wyścigu, aby zoptymalizować kabel wielożyłowy, japońscy inżynierowie pobili wszystkie rekordy prędkości, osiągając limit 43 Tbit /s. W tym kablu działał tylko jeden laser.

Podsumowanie

W pełni optyczne komputery to marzenie o przyszłości i do tej pory dostępne są jedynie technologie symbiozy, które idealnie łączą elementy optyczne i analogiczne. Technologie analogowe są znacznie ograniczone pod względem możliwości technicznych, ponieważ działają w ciągłym przepływie, czyli praktycznie niekontrolowanym. Powoduje to dużą utratę sygnału i zużycie energii. Takie manipulacje prowadzą do silnego nagrzewania elektroniki. Zastosowanie technologii optycznej będzie przełomem w dziedzinie transmisji danych. Dodatkowo koszt technologii o takich możliwościach nie będzie wyższy niż zwykle. Teraz taki przykład służyObecność smartfonów, ponieważ ich procesory i mikroukłady w nich oparte są na symbiozie dwóch technologii, które pozwalają łączyć mały rozmiar i "inteligentny" system. Jest możliwe, że wkrótce zapomnimy o takich półprzewodnikach, ponieważ są one zastępowane przez urządzenia optyczne.