Voor het eerst hebben wetenschappers optische gegevens op een chip omgezet en bewaard als geluidsgolven, die weer verder kunnen worden verwerkt.
Computerchips die met elektronen werken, hebben hun langste tijd gehad. De toekomst zit in chips die licht gebruiken om informatie door te geven. Deze fotonische microchips zijn minstens twintig maal zo snel als de snelste laptop, veroorzaken geen overtollige warmte, worden niet verstoord door elektromagnetische straling en houden het energiegebruik binnen de perken. Geen wonder dat fabrikanten als IBM en Intel hier op inzetten.
Maar een op licht gebaseerde computer ontwikkelen, is niet zo makkelijk. Ten eerste omdat licht dus heel snel is. Zo snel dat een computerchip gewoonweg geen tijd heeft om de informatie die erin is opgeslagen te lezen. Daarop hebben natuurkundigen van de University of Sydney een oplossing gevonden.
‘Schijvende’ en ‘lezende’ puls
Het team, onder leiding van Birgit Stiller, ontwikkelde een chip dat licht omzet in geluid, en dat kan vervolgens weer terug worden omgezet in licht voor verdere verwerking. De vertraging die het geeft – 10 nanosecondes – is voldoende om de juiste gegevens er accuraat uit te kunnen halen.
De microchip werkt als volgt: een lichtpuls komt aan een kant binnen, terwijl aan de andere kant een ‘schrijvende’ puls binnenkomt. Beide pulsen reizen door een spiraal. In het midden van het spiraal ontmoeten ze elkaar. Daarbij ontstaat een geluidsgolf, die daar even blijft ‘hangen’.
Dan komt er een ‘lezende’ puls de chip binnen die de akoestische informatie omzet in een optische puls, die aan de andere kant de chip verlaat. Deze kan vervolgens weer verder reizen en elders worden verwerkt.
Voor het eerst op een chip
We zijn al in staat informatie via licht te verzenden, bijvoorbeeld via glasvezel voor internet en tv. Maar die data wordt bij aankomst omgezet in de veel tragere elektronen. Door nu eerst het licht om te zetten naar geluid en weer terug naar licht kan de ontwikkeling van de veel snellere op licht gebaseerde computers echt een vlucht gaan nemen.
Nanofotonica-deskundige Allard Mosk (Universiteit Utrecht) is onder de indruk van de studie. “Het is al eerder aangetoond dat lichtgolven één op één zijn om te zetten in geluid en na een wachttijd weer terug. Maar op een chip is dit voor het eerst. Dat is voor toepassingen heel belangrijk, want dit soort schakelingen zijn goedkoper te produceren en makkelijker te installeren dan de losse kristallen of glasvezels die nu worden gebruikt om licht om te zetten in geluid.”
Wel vindt Mosk de opslagtijd nog erg beperkt, en zijn de verliezen groot. “Daardoor genieten op dit moment voor toepassingen als glasvezelmodems en li-fi-netwerken andere technieken de voorkeur. Maar ik verwacht dat de onderzoekers dit in de toekomst gaan verbeteren en dan is het goed mogelijk dat we de techniek gaan terugzien in de toekomst.”
Bronnen: Nature Communications, University of Sydney via Phys.org, Science Alert
Lees ook:
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!