رقاقات تؤدي إلى حوسبة بسرعة الضوء!

الرئيسية » إعلام وتكنولوجيا » رقاقات تؤدي إلى حوسبة بسرعة الضوء!

يُضطر الكمبيوتر إلى معالجة مليارات من خطوات الحوسبة كل ثانية لتقديم أبسط النتائج. ولكن تخيل لو أن من الممكن إجراء كل من هذه الخطوات بفاعلية أكبر بقليل. يوضح سواستيك كار، بروفسور مساعد متخصص في الفيزياء في جامعة نورث إيسترن.

طوّر كار وزميله يانغ جون جانغ، بروفسور مساعد في قسم الهندسة الميكانيكية والصناعية، مجموعة من الأجهزة المبتكرة التي تحقق هذا الهدف. وقد نُشر عملهما أخيراً في مجلة Nature Photonics.
وحّد هذا الثنائي، الذي يتمتع بخبرات مختلفة (كار ضليع بالغرافين، مادة ترتكز على الكربون وتُعرف بقوتها وقدرتها العالية على نقل الكهرباء، وجانغ بخصائص الأنابيب النانوية الكربونية، وهي عبارة عن متآصلات كربونية ذات تركيبات نانوية أسطوانية الشكل)، مهاراتهما السنة الماضية لاكتشاف ظاهرة فيزيائية قد تؤدي إلى ولادة موجة جديدة من الإلكترونيات العالية الفاعلية.

إنجاز بالغ الأهمية

اكتشف هذان الباحثان أن التيارات الكهربائية، التي يولدها الضوء، ترتفع بحدة أكبر عند نقاط التقاء الأنابيب النانوية الكربونية والسليكون، مقارنة بنقاط التقاء السليكون وأي نوع من المعادن، تماماً كما نرى في أجهزة الثنائية الضوئية. يذكر كار: “ساعدنا هذا الارتفاع الكبير في تصميم أجهزة يمكن تشغيلها وإطفاؤها باستخدام الضوء”.

لا شك في أن لهذا الاكتشاف تأثيراً كبيراً في الحوسبة، التي تعتمد بدورها على سلسلة من مبادلات التشغيل والإطفاء. ولكن بغية استعمال المعلومات القيمة التي يمكن تخزينها على هذه المبادلات، من الضروري نقلها مبادلات أخرى حيث تخضع لمعالجة إضافية. يوضح كار: “يعتقد الناس أن الكومبيوتر الأفضل هو كمبيوتر تتم فيه عملية المعالجة باستخدام إشارات كهربائية تُنقل بدورها بواسطة ألياف بصرية”.

لا عجب في ذلك بما أن الضوء بالغ السرعة. وتشكّل أجهزة كار وجانغ (تُعتبر الأجهزة الأولى التي تولد نوعاً من التكامل الإلكتروني والبصري في رقاقة إلكترونية واحدة) إنجازاً بالغ الأهمية يمهد الطريق أمام تحويل هذا الحلم في عالم الكمبيوتر إلى واقع.

نُفذت نماذج هذه الوصلات على الكمبيوتر بالتعاون مع يونغ-كيون كوان، بروفسور في جامعة كيونغ هي في سيول بكوريا.

يقدّم الفريق في تقريره ثلاثة من هذه الأجهزة. يُدعى الأول AND-gate (بوابة و) ويتطلب إدخال إلكتروني وبصري على حد سواء كي يقدّم نتيجة. ولا يعمل هذا المبادل إلا إذا توافر هذان العنصران كلاهما.

يستطيع الجهاز الثاني، OR-gate (بوابة أو)، توليد نتيجة إذا جرى تشغيل أي من أداتي الاستشعار البصري. ويمكن اعتماد التركيبة ذاتها لتحويل الإشارات الرقمية إلى تناظرية، علماً أن هذه قدرة بالغة الأهمية في خطوات مثل تحويل المحتوى الرقمي في ملف MP3 إلى موسيقى فعلية.

أخيراً، طوّر كار وجانغ جهازاً يعمل مثل الطرف الأمامي لأداة الاستشعار في الكاميرا. يتألف هذا الجهاز من 250 ألف جهاز دقيق تُجمع معاً على مساحة لا يتعدى طولها السنتمتر وعرضها السنتمتر. صحيح أن هذا الجهاز يتطلب المزيد من التكامل ليعمل بفاعلية، إلا أنه سمح للفريق باختبار التناتجية (reproducibility) لعملية الجمع التي اعتمدها.

يوضح كار: «تُعتبر تقنية جانغ عالمية. فقد أتاحت لنا تصميم الكثير من الأجهزة التي يمكن توسيعها وتطويرها».

صحيح أن الكمبيوترات تعالج مليارات الخطوات كل ثانية، إلا أن تحسين قدرتها على إنجاز هذه الخطوات يبدأ، وفق كار، «بتقديم البراهين على تحسين إحداها». وهذا ما حققه هذان الباحثان.

وكالات

شارك:

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *