Optiline arvutus

'Optiline või footon'arvutus kasutab laseri ja dioodi loodud footoneid arvutamiseks. Footonid lubavad meile luua kõrgemat ribalaiust kui elektronid tavalistes arvutites.

Enamus teadusprojektid tegelevad praeguste arvutite osade vahetamisega optilise ekvivalendiga, mille tulemuseks on optiline digitaal süsteem, mis töötleb binaarandmeid. Selline lähenemine tundub andvat parimat lühiajalist väljavaadet kaubandusliku optilise infottöötlusele, kuna optilised komponente saab integreerida tavalistesse arvutitesse, et luua hübriid optikast ja elektroonikast. Siiski optoelektroonilised seadmed kaotava 30% oma energiast elektrone vahetama footoniks ja vastupidi. See muidugi aeglustab sõnumite edastamise. Kõik optilised arvutid elimineerivad vajaduse optiline-elektriline-optiline (OEO) konverteerimised.

Rakenduspõhised seadmed nagu optilised korrelaatorid on kavandatud kasutama optilise arvutust. Sellised seadmed on kasutatud objektide leidmiseks ja jälgimiseks.

Optilised komponendid muuda

Fundamentaalne komponent elektroonilises arvutis on transistor. Selle komponendi vahetamine optilise vastu, on vaja samaväärne 'Optilise transistoriga' komponent. See on saavutatud, kasutades mittelineaarse murdumisnäitajaga materjale. Sellised materjalid eksisteerivad, kus peale tulev valguse intensiivsus mõjutab valgust, mis on edastatud läbi materjali. Sarnaselt toimib ka elektroonilise arvuti transistor. Sellise 'optiline transistor' saab luua optilise loogikalülituse, mis on vaheldumisi koondatud kõrgema taseme arvuti protsessori komponendiks. Need hakkavad olema mittelineaarsed kristallid, mis manipuleerivad valguskiiri teiste kiirte kontrollpositsioonile.

Vaidlustused muuda

Teadlaste vahel on erimeelsused optiliste arvutite võimsuses: kas nad on võimelised võistlema pooljuht arvutitega kiiruselt, suuruselt, hinnast või energia tarvitusega? Vastased, kes arvavad, et optilised arvutid on konkureerivad märgivad, et päris maailma loogika süsteemid vajavad 'loogika tasemelist restaureerimist, kaskaadvõimet, ventilaator väljund ja siend, väljund isolatsiooni. Kõik need on juba omab elektrilised transistorid madal hind, madal energia kasutus, kõrge kiirus. Optilise loogika konkureerivaks saamiseks vaja mitmeid niširakendusi ning suuremaid läbimurdumisi mittelineaarse optilise seadmete tehnoloogias võib olla infohaldus omadusi peab muutma.

Väärarusaamised, väljakutsed ja väljavaated muuda

Tuntud eelis optikas on voolu vähene tarve, aga optilises kommunikatsioonis lühikestes vahemaades on tavaliselt kõrgem voolutarve kui elektroonilisel. See on selle tõttu, et shot müra on suurem kui elektronide müra, mis tähendab, et rohkem energiat on vaja, et saavutada samasugust andme mahtu. Seevastu suurtes vahemaades ja suuremates andmeedastuskiirustes on väiksem kaotus optilises kommunikatsioonis kui elektroonilises. Andmeedastuskiiruse tõstmine ja vahemaade vähenemisel muutub optiline kommunikatsioon praktilisemaks. Suurim väljakutse optilises arvutuses on see on mittelineaarne protsess, milles mitmed signaalid peavad suhtlema. Valgus, mis on elektromagnetiline laine saab suhelda teise lainega materjali elektronide juuresolekul ja sellel ühendusel on palju nõrgem interaktsioon, kui elektroonilise signaaliga tavalisel arvutil. Tulemuseks on vajadus rohkem võimsust ning suuremaid mõõtmeid optilisetele arvutitele.

Footon loogika muuda

Footon loogika tähendab footonite kasutamist loogikalülitustel (NOT,OR, NOR, AND, NAND, XOR, XNOR). Lülitusi saab kätte kasutades, mittelineaarseid optilisi efekte, kui on omavahel seotud kaks või rohkem signaale. Resonaatorid (https://en.wikipedia.org/wiki/Resonator) on väga kasulikud, kuna neid saab kasutada konstruktiivsete ühenduliideste ülesehitamisel, suurendades optilise mittelineaarseid efekte. Teised suundumised on veel uurimistel nagu footon loogika molekulaar tasemesel, kasutades fotoluminestsentskemikaale (https://et.wikipedia.org/wiki/Fotoluminestsents).

Optilise arvuti disain muuda

Optilised arvutid kasutavad footoneid elektronid asemel. Nad kasutavad lasereid, et muuta elektrilised signaalid footonenergiaks. Nad on väiksed, kiired ja väga hästi sobivad kõrgema taseme arvutustele nagu tehisintellekt. Nad on disainitud kasutama optilise radu, gate arrays, ülemineku lüliteid ja Beam Splitter.

Arendus muuda

Footon protsessoritega tegelevad paljud erafirmad. Ehkki päris selle arvutile installimsega on pikk maa. See on hivipakkuv kui palju suudab üks protsessor teha. Mitte lihtsalt pilditöötluse poolest, vaid ka kõnetuvastustarkvara, virtuaalse reaalsuses ja multimeedias.