Прорыв в оптоволоконных технологиях: фотонный переключатель размером с песчинку ускорит передачу данных

Исследователи из Инженерной школы при Университете Пенсильвании (Penn Engineering) создали фотонный коммутатор, который существенно увеличивает скорость обработки данных в волоконно-оптических сетях.

Ежесекундно по всему миру передаются терабайты информации в виде световых сигналов через волоконно-оптические кабели, эквивалентные тысячам фильмов. По прибытии в центры обработки данных, эти сигналы требуют эффективной коммутационной системы. Ранее фотонные коммутаторы, используемые для маршрутизации оптических сигналов, сталкивались с дилеммой: более крупные устройства способны обрабатывать больше данных с высокой скоростью, но требовали больше энергии и места.

Их новое устройство, с размерами всего 85 на 85 микрометров, устраняет эти препятствия. «Это изобретение может ускорить самые разные процессы, от потоковой передачи видео до обучения технологий ИИ», — утверждает Лян Фэн, профессор материаловедения и инженерии, а также электротехники и системной инженерии, руководитель исследования.

Этот коммутатор основан на принципах неэрмитовой физики — области квантовой механики, исследующей необычное поведение некоторых систем. «Мы можем регулировать усиление и заглушение материала, направляя оптический сигнал к нужному выходу информационной линейки», — поясняет Силин Фэн, аспирант и главный автор статьи.

Значимая особенность нового устройства — использование доступного и недорогого материала — кремния, который позволяет массовое производство. Помимо кремния, устройство включает полупроводник из фосфида индия-галлия-мышьяка (InGaAsP), который оптимально управляет инфракрасным излучением в подводных кабелях. Процесс соединения этих слоёв потребовал многих попыток для успешного создания прототипа, так как даже небольшие отклонения могли вызвать отказ.

Эта инновация будет полезна не только для академических специалистов в области неэрмитовой физики, но также для компаний, занимающихся управлением центрами обработки данных, и для миллиардов пользователей по всему миру, зависящих от этих технологий. Новый коммутатор способен перенаправлять сигналы в течение триллионных долей секунды, практически не потребляя энергии, что является значительным достижением в оптической связи.

Источник: iXBT