Wissenschaftler der University of Sydney in Australien haben das erstellt weltweit erster Hybrid-Mikrochip ist in der Lage, Lichtwellen in Schallwellen umzuwandeln. Daten in Form von Lichtwellen gelangen über Glasfaserkabel in den Chip, werden in Form von akustischen Wellen über ein dünnes Kabel über das Kabel übertragen und dann in Form von Lichtwellen wieder ausgesendet.

Was die Datenübertragung angeht, halten die meisten von uns schneller für besser – und nichts ist schneller als Licht. Unter bestimmten Umständen, etwa in Telekommunikations- und Cloud-Computing-Zentren, kann es jedoch vorkommen, dass die Daten zu schnell sind.

Auch bei der Datenübertragung über weite Distanzen kommt es auf Geschwindigkeit an. Wenn es jedoch um die Verarbeitung von Informationen geht, bewegen sich Daten in Form von Lichtwellen zu schnell, als dass Computer sie analysieren und darauf reagieren könnten.

Um nützlich zu sein, müssen Daten auf einem Chip verlangsamt werden.

Die traditionelle Methode, Daten auf für Computer bewältigbare Geschwindigkeiten zu verlangsamen, besteht darin, die Lichtwellen in elektromagnetische Wellen umzuwandeln, die sich wesentlich langsamer bewegen. Dabei entsteht jedoch eine erhebliche Menge an Wärme und es wird viel elektrische Energie benötigt.

Die Forscher der Universität Sydney umgehen dieses Problem, indem sie Lichtwellen im Gegensatz zu elektromagnetischen Wellen in Schallwellen umwandeln.

Der von ihnen entwickelte Chip ermöglicht es Computern grundsätzlich, Daten in akustischer Form statt in elektronischer Form zu verarbeiten. In einer Pressemitteilung heißt es: Dr. Birgit Stiller, ein Hauptautor und Leiter dieses Projekts, sagte, dass der Unterschied zwischen den Daten in Glasfaser- und akustischer Form „wie der Unterschied zwischen Donner und Blitz“ sei.  

Wie Stiller jedoch gegenüber The University Network (TUN) erklärte, „kann die Lichtgeschwindigkeit im Falle einer Synchronisation zu einem Ärgernis werden und daher ist eine optische Lösung für ein kurzfristiges ‚Parken‘ (eine Form des Gedächtnisses) erforderlich.“ .“

Um das zu erreichen, verwendeten die Forscher eine andere Methode. „Unser Ansatz ist eine Lösung für ein Lichtgedächtnis, das vollständig durch Lichtimpulse gesteuert wird“, sagte sie. „Dadurch bleiben alle Vorteile der Photonik erhalten.“

Laut Stiller ist die photonische Chiptechnologie seit über einem Jahrzehnt in Arbeit. „Dieser spezielle Chip wurde jedoch in den letzten zwei Jahren untersucht“, sagte sie.

Der nächste Schritt in dieser Forschung bestünde darin, diese akustische Wellentechnologie in Siliziumchips für die Massenproduktion zu integrieren, heißt es Moritz Merklein, Doktorand der Universität und Mitautor dieser Studie.

Merklein glaubt, dass diese neue Technologie Auswirkungen auf die bestehende Datenverarbeitungsinfrastruktur haben würde. „Rechenzentren … leiden derzeit unter einem hohen Energieverbrauch und einer großen Wärmeproduktion“, sagte er. „Unsere Vision ist es, die elektronischen Verbindungen zwischen verschiedenen Prozessoren und Computermaschinen durch photonische ‚Drähte‘ zu ersetzen.“

Mit anderen Worten: Rechenzentren, die viele ein- und ausgehende Daten verarbeiten müssen, verbrauchen derzeit enorme Mengen an Strom und erzeugen viel Wärmeenergie. Diese Probleme können behoben werden, wenn die Lichtwellen, die in die Rechenzentren gelangen, nicht in elektromagnetische Wellen umgewandelt, sondern zur Verarbeitung in Schallwellen umgewandelt und dann als Lichtwellen wieder ausgesendet werden. Dieses Ziel erreichen die Forscher mit ihrem neuen Hybrid-Mikrochip.

Das vollständige Papier wird in veröffentlicht Nature Communications veröffentlicht .

Khu Vu und Stephen J. Madden von der Australian National University und Benjamin J. Eggleton von der University of Sydney trugen ebenfalls zu dieser Forschung bei.