Los ingenieros de la Universidad de California, Berkeley, han construido un nuevo interruptor fotónico que puede controlar la dirección de la luz que pasa a través de las fibras ópticas más rápido y más eficiente que nunca. Este "policía de tráfico" óptico podría algún día revolucionar la forma en que la información viaja a través de los centros de datosy supercomputadoras de alto rendimiento que se utilizan para inteligencia artificial y otras aplicaciones intensivas en datos.
El interruptor fotónico está construido con más de 50,000 "interruptores de luz" microscópicos, cada uno de los cuales dirige uno de los 240 pequeños haces de luz para girar a la derecha cuando el interruptor está encendido o pasar directamente cuando el interruptor está apagadoLa matriz de interruptores de 240 por 240 está grabada en una oblea de silicio y cubre un área solo un poco más grande que un sello de correos.
"Por primera vez en un interruptor de silicio, nos estamos acercando a los interruptores grandes que las personas solo pueden construir utilizando ópticas a granel", dijo Ming Wu, profesor de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación en UC Berkeley y autor principal del artículo, queaparece CUANDO en el diario óptica . "Nuestros conmutadores no solo son grandes, sino que son 10.000 veces más rápidos, por lo que podemos cambiar las redes de datos de formas interesantes en las que no mucha gente ha pensado".
Actualmente, los únicos interruptores fotónicos que pueden controlar cientos de haces de luz a la vez están construidos con espejos o lentes que deben girarse físicamente para cambiar la dirección de la luz. Cada giro tarda aproximadamente una décima de segundo en completarse, que eseones en comparación con las velocidades de transferencia electrónica de datos. El nuevo interruptor fotónico está construido utilizando pequeñas estructuras de silicio integradas que pueden encenderse y apagarse en una fracción de microsegundo, acercándose a la velocidad necesaria para su uso en redes de datos de alta velocidad.
Policías de tráfico en la autopista de la información
Los centros de datos, donde se almacenan nuestras fotos, videos y documentos guardados en la nube, están compuestos por cientos de miles de servidores que constantemente envían información de un lado a otro. Los interruptores eléctricos actúan como policías de tráfico, asegurando que la información enviadadesde un servidor llega al servidor de destino y no se pierde en el camino.
Pero a medida que las tasas de transferencia de datos continúan creciendo, estamos llegando a los límites de lo que pueden manejar los interruptores eléctricos, dijo Wu.
"Los interruptores eléctricos generan mucho calor, por lo que a pesar de que podríamos colocar más transistores en un interruptor, el calor que generan está comenzando a establecer ciertos límites", dijo. "La industria espera continuar la tendencia durante quizás dos generaciones más y, después de eso, algo más fundamental tiene que cambiar. Algunas personas piensan que la óptica puede ayudar "
En cambio, las redes de servidores podrían conectarse mediante fibras ópticas, con interruptores fotónicos que actúan como policías de tráfico, dijo Wu. Los interruptores fotónicos requieren muy poca energía y no generan calor, por lo que no enfrentan las mismas limitaciones que los interruptores eléctricosSin embargo, los interruptores fotónicos actuales no pueden acomodar tantas conexiones y también están plagados de pérdida de señal, esencialmente "atenuando" la luz a medida que pasa a través del interruptor, lo que dificulta la lectura de los datos codificados una vez que llega a su destino.
En el nuevo interruptor fotónico, los haces de luz viajan a través de un conjunto entrecruzado de canales finos de nanómetros hasta que alcanzan estos interruptores de luz individuales, cada uno de los cuales está construido como un paso elevado microscópico en la autopista. Cuando el interruptor está apagado, la luz viaja directamentea través del canal. Al aplicar un voltaje se enciende el interruptor, bajando una rampa que dirige la luz hacia un canal más alto, que la gira 90 grados. Otra rampa baja la luz nuevamente hacia un canal perpendicular.
"Es literalmente como una rampa de autopista", dijo Wu. "Toda la luz se enciende, gira 90 grados y luego vuelve a bajar. Y este es un proceso muy eficiente, más eficiente que lo que todos los demás están haciendoen fotónica de silicio. Es este mecanismo el que nos permite hacer interruptores de menor pérdida ".
El equipo utiliza una técnica llamada fotolitografía para grabar las estructuras de conmutación en obleas de silicio. Actualmente, los investigadores pueden hacer estructuras en una matriz de 240 por 240, 240 entradas de luz y 240 salidas de luz, con pérdida de luz limitada, lo que hace queel interruptor basado en silicio más grande jamás reportado. Están trabajando para perfeccionar su técnica de fabricación para crear interruptores aún más grandes.
"Los interruptores más grandes que usan ópticas a granel están disponibles comercialmente, pero son muy lentos, por lo que se pueden usar en una red que no se cambia con demasiada frecuencia", dijo Wu. "Ahora, las computadoras funcionan muy rápido, así que sidesea mantenerse al día con la velocidad de la computadora, necesita una respuesta del conmutador mucho más rápida. Nuestro conmutador es del mismo tamaño, pero mucho más rápido, por lo que permitirá nuevas funciones en las redes de centros de datos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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