Исследователи разработали ультраскоростное оптическое запоминающее устройство на базе кремниевой фотоники

Специалисты из Nokia Bell Labs создали инновационную форму оптической памяти — программируемый фотонный триггер, который способен стать важным шагом вперёд в развитии оптических вычислений и обработки информации. Это устройство памяти обеспечивает временное хранение данных в оптических системах, предоставляя возможность высокоскоростного энергозависимого запоминания на основе кремниевой фотоники.

Новый фотонный триггер выполнен по аналогии с триггером установки и сброса — стандартным запоминающим элементом, применяемым в электронной технике для хранения одного бита за счёт переключения между состояниями установки (1) и сброса (0) в зависимости от входящих сигналов.

«Несмотря на успехи в области оптических коммуникаций и вычислений в последние годы, хранение данных в основном осуществлялось с помощью электронной памяти. Интеграция быстрой оптической памяти в оптические системы обработки, а также другие системы, используемые в коммуникациях и зондировании, повысит их энергоэффективность и увеличит пропускную способность», — отметил исследователь Фаршид Аштиани из Nokia Bell Labs.

В своей работе учёные представили эксперимент, в ходе которого они продемонстрировали возможности фотонного триггера на программируемой кремниевой фотонной платформе. Особенности, такие как оптическая установка и сброс, комплементарные выходы, высокая масштабируемость и совместимость с мультиплексированием по длине волны (WDM), делают этот подход перспективным для создания более продуктивных и быстрых оптических систем.

«Крупные языковые модели, как ChatGPT, выполняют множество математических операций, таких как умножение и сложение, многократно для обучения и генерации ответов. Наша технология позволяет высокоскоростное хранение и извлечение данных для таких систем, что значительно ускоряет процессы», — объяснил Аштиани.

Одним из основных преимуществ новой системы является её способность к масштабированию. Благодаря независимому источнику света в каждом блоке памяти, возможно создание множества блоков, работающих автономно и без влияния друг на друга из-за распространения потерь оптической энергии. Устройства также могут быть интегрированы с текущими кремниевыми фотонными системами и надёжно изготовлены с высоким уровнем выхода годных компонентов.

Дополнительно, фотонное запоминающее устройство обладает селективностью по длине волны, что позволяет ему эффективно работать с WDM. Это обусловлено тем, что микрокольцевые модуляторы устройства настроены на определенные длины волн, что даёт возможность многобитного хранения в одном элементе памяти. Кроме того, быстродействие памяти, измеряемое в десятках пикосекунд, превосходит частоты современных цифровых систем.

В будущем исследователи планируют развит
ь технологию, увеличив число запоминающих устройств и разработав специализированные фотонные чипы памяти. Это, вместе с совместимостью с WDM, повысит плотность фотонной памяти на чипе. В их планах также разработка процесса объединения фотонной схемы памяти с необходимой электроникой для её управления в одном производственном цикле.

Источник: iXBT