Инновационный материал позволит чипу потреблять меньше энергии и работать быстрее, чем любой современный компьютер. Инженеры впервые разработали нанофотонный аналоговый процессор, который должен значительно ускорить компьютерные вычисления.
Первый нанооптический процессор на основе программируемого материала — оксида индия-олова (ОИО) показал беспрецедентную производительность вычислений.
Нанофотонный процессор способен обрабатывая произвольные входные данные со скоростью света. Его оптические свойства позволили значительно повысить скорость вычислений при низком расходе энергии. Исследование опубликовано в научном журналеNature.
Аналоговый процессор работает по субволновой схеме Epsilon-Near Zero, позволяющей проводить вычисления в рамках специфической программы, в данном случае — для решения дифференциальных уравнений частных производных (их еще называют уравнениями математической физики). Такие уравнения используются для решения многих инженерных проблем в машиностроении и элекротехнике, но их решение требует больших вычислительных ресурсов, порой недоступных простым ПК. Но чип нового типа с ними справляется.
Эксперимент стал возможным благодаря достижениям в области метатроники — это относительно новая отрасль оптики, связанная с управлением светом при помощи оптических наносхем из метаматериалов. В то же время, такие структуры выполняют функции резисторов, конденсаторов и индукторов.
«Помимо теоретической основы, мы показали с помощью численного моделирования, что этот решатель для метатронных схем может быть реализован с использованием одного единственного материала», — отметили авторы.
И хотя, нанофотонные процессоры планируют использовать для весьма специфических задач, они смогут «разгрузить» традиционные высокопроизводительные компьютеры. Кроме того, чипы позволят ученым быстрее проводить вычисления и развивать промышленные технологии.