دانشمندان: کامپیوترهای نوری یک میلیون برابر سریع‌تر از کامپیوترهای مرسوم کنونی خواهند بود

پردازنده‌های کامپیوتری از گیت‌های منطقی ساخته شده‌اند که با صفر و یک‌ها سروکار دارند. در پردازنده‌های مرسوم محاسبه صفر و یک‌ها به‌صورت الکترونیکی انجام می‌شود، اما محققان توانسته‌اند نوعی گیت‌های منطقی نوری بسازند که یک میلیون بار سریع‌تر از گیت‌های منطقی الکترونیکی هستند.

گروهی از پژوهشگران دانشگاه آلتوی فنلاند گیت‌های منطقی جدیدی برای پردازنده‌های کامپیوتری ساخته‌اند که فوق‌العاده سریع‌تر از گیت‌های قبلی کار می‌کنند. در این گیت‌ها به‌جای سیگنال‌های الکتریکی، از سیگنال‌های نوری با قطبش مدور استفاده می‌شود. این فرایند تا حد زیادی به راست‌دستی یا چپ‌دستی پرتوهایی بستگی دارد که از طریق یک ماده کریستالی به‌صورت مدور قطبیده شده‌اند.

راست‌دستی یا چپ‌دستی یک پرتو نور به‌واسطه شکل کریستالی که پرتو از آن عبور می‌کند، مشخص می‌شود. در این سازوکار، پرتو یا به یک سمت یا سمت دیگر خم شده و به همین خاطر چپ‌دست یا راست‌دست می‌شود.

جهت دست پرتوها در گیت‌های منطقی نوری یا اپتیکال، عملکرد منطقی آن‌ها را تعیین می‌کند. بلوک سازنده اصلی برای این گیت‌ها خود یکی از انواع راست‌دستی یا چپ‌دستی (XNOR) را مشخص می‌سازد. از آنجا به بعد، سایر گیت‌های منطقی با افزودن فیلترهای مختلف به‌وجود می‌آیند.

گیت‌های منطقی نوری بسیار بهتر از نمونه‌های قبلی کار می‌کنند

محققان می‌گوید یک کامپیوتر می‌تواند همه گیت‌های منطقی دست‌سانی (یک خاصیت ناشی از عدم تقارن) را دربرگیرد. این گیت‌ها حتی می‌توانند عملکردهایی را به‌صورت موازی و هم‌زمان انجام دهند که گیت‌های منطقی الکترونیکی قادر به انجامشان نیستند.

گیت‌های منطقی نوری همچنین از این جهت پیشرفتی نسبت به گیت‌های الکترونیکی به‌حساب می‌آیند که می‌توانند مدارهای منطقی چند-عملکردی را بسازند. این مدارها نسبت به نمونه‌های موجود پیشرفته‌تر و پیچیده‌تر تلقی می‌شوند.

کامپیوترها برای پاسخگویی به نسل بعدی نیازهای پردازشی از جمله در زمینه هوش مصنوعی و متاورس به پردازنده‌هایی نیاز دارند که سرعت عمل بسیار بیشتری داشته باشند. این مسئله همچنین می‌تواند در دنیای اینترنت اشیا کاربرد داشته باشد.

نتایج مطالعات و دستاوردهای این پژوهش در مجله علمی Science Advances منتشر شده است.