Il mondo dei Pc come lo conoscete sta per finire: in arrivo i computer fotonici fino a 1000 volte più veloci

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Un team di scienziati ha sperimentato computer fotonici in grado di effettuare calcoli 1000 volte più veloci degli attuali pc.

Computer fotonici
Computer fotonici

Lo sviluppo di questa meraviglia è stato guidato da Skoltech e IBM, che hanno creato un team internazionale per arrivare a creare i computer del futuro. Il gruppo di lavoro ha creato uno switch ottico molto efficiente dal punto di vista energetico ed in grado di sostituire gli storici transistor elettronici attualmente utilizzato su tutto i processori in produzione. Questa nuova generazione di computer infatti utilizza i fotoni al posto degli elettroni. Questo comporta non solo un netto risparmio energetico, ma anche una minore richiesta di raffreddamento. La velocità poi è veramente sbalorditiva, con oltre 1000 miliardi di operazioni al secondo, quindi tra le 100 e le 1000 volte più veloce del miglior transistor attualmente in produzione.

Secondo il primo autore dello studio, il dottore Anton Zasedatelev, questo dispositivo è così efficiente che servono solo pochi fotoni per farlo funzionare. I laboratori hanno ottenuto la commutazione con un solo fotone a temperatura ambiente. Naturalmente la strada per produrre commercialmente questa meraviglia è ancora molto lunga e servirà tempo prima che questa dimostrazione proof-of-principle sia poi utilizzata in un co-processore ottico.

Il futuro dell’informatica saranno i computer fotonici: ecco come funzionano

Computer fotonici
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Il funzionamento è legato al fotone, la più piccola particella di luce esistente in natura. Infatti gli attuali transistor in produzione richiedono molta energia per trasmettere gli elettroni e sono comunque più lenti. Oltre ai problemi prestazionali, i transistor elettronici richiedono sistemi di raffreddamento ad altissimo costo energetico, mentre il nuovo switch funziona senza problemi anche a temperatura ambiente.

Il sistema si basa su due laser che impostano lo stato, come nei processori tradizionali, su 0 o 1. Il raggio laser di controllo viene utilizzato per accedere o spegnere un altro raggio laser più luminoso e bastano quindi pochi fotoni per farlo funzionare, da qui l’altra efficienza. Tutto è possibile grazie ad un polimero semiconduttore organico sottile da 35 nanometri, inserito in strutture inorganiche altamente riflettenti. Questo polimero in forma di microcavità permette di mantenere la luce in entrata intrappolata più a lungo.

Questo accoppiamento luce-materia costituisce la base del nuovo dispositivo. Quando i fotoni si accoppiano fortemente a coppie elettrone-lacuna legate nel materiale della cavità, questo dà origine a entità di breve durata chiamate eccitoni-polaritoni, che sono una sorta di quasiparticelle al centro del funzionamento dell’interruttore.

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Quando il laser più luminoso colpisce lo switch, questo crea migliaia di quasiparticelle identiche nella stessa posizione, formando il cosiddetto condensato di Bose-Einstein, che codifica gli stati logici “0” e “1” del dispositivo.

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