ไมโครชิปใหม่สามารถเปลี่ยนแสงเป็นคลื่นเสียงเก็บไว้ได้สำเร็จเป็นครั้งแรก

นี่เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนคลื่นแสงให้เป็นคลื่นเสียงในชิปคอมพิวเตอร์ ความสำเร็จในครั้งนี้จะนำไปสู่อนาคตที่สดใสของคอมพิวเตอร์แบบใหม่ในอนาคตที่สามารถส่งผ่านข้อมูลด้วยความเร็วเท่าแสง  

คอมพิวเตอร์ที่ทำงานด้วยแสง (Light-based Computers) จะทำงานได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันไม่น้อยกว่า 20 เท่า ไม่ร้อนและไม่ใช้พลังงานสิ้นเปลืองอย่างคอมพิวเตอร์ที่ใช้กันอยู่ เนื่องจากการส่งผ่านและประมวลผลข้อมูลทำโดยใช้แสงแทนไฟฟ้าใช้โฟตอนแทนอิเล็กตรอน

ฟังดูเหมือนง่ายแต่จริงๆแล้วไม่ใช่ ที่พูดถึงยังเป็นเพียงในทางทฤษฎีเท่านั้น ในทางปฏิบัติยังทำไม่ได้แม้ว่าจะมีบริษัทยักษ์ใหญ่อย่าง IBM และ Intel ต่างก็มุ่งมั่นพยายามทำให้สำเร็จ ปัญหาสำคัญก็อยู่ที่ความเร็วของมันนั่นแหละ

การเข้ารหัสข้อมูลในโฟตอนไม่ยากนักและเราทำมันอยู่แล้วตอนที่ส่งข้อมูลทางสายเคเบิลใยแก้ว แต่การหาวิธีให้ชิปคอมพิวเตอร์สามารถดึงและประมวลผลข้อมูลที่เก็บอยู่ในโฟตอนนั้นยากมาก เพราะแสงเดินทางเร็วเกินไปจนไมโครชิปมีเวลาไม่เพียงพอที่จะอ่านข้อมูลได้ทัน

และนี่ก็เป็นเหตุผลที่การส่งผ่านข้อมูลด้วยแสงในเครือข่ายอินเตอร์เน็ตต้องเปลี่ยนเป็นอิเล็กตรอนที่มีความเร็วต่ำกว่า แต่ตอนนี้เราพบทางเลือกที่ดีกว่าในการลดความเร็วของแสงโดยการเปลี่ยนมันให้เป็นคลื่นเสียง

ทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัยซิดนีย์ได้ออกแบบไมโครชิปใหม่ให้สามารถเปลี่ยนแสงให้เป็นคลื่นเสียงที่มีความเร็วต่ำกว่าทำให้ชิปมีเวลาเพียงพอที่จะดึงข้อมูลมาประมวลผลได้

“ข้อมูลในชิปของเราที่อยู่ในรูปคลื่นเสียงเดินทางที่ความเร็วต่ำกว่าแสงมาก” Birgit Stiller หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว “มันคล้ายกับความแตกต่างระหว่างฟ้าร้องกับฟ้าแลบ”

นั่นหมายถึงว่าคอมพิวเตอร์ได้ใช้ประโยชน์จากการส่งผ่านข้อมูลด้วยแสงที่เร็วมาก ไม่มีความร้อนที่เกิดจากความต้านทานไฟฟ้า และไม่มีการรบกวนจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า และยังสามารถทำให้ข้อมูลเดินทางช้าลงมากพอที่ชิปคอมพิวเตอร์จะสามารถประมวลผล กำหนดเส้นทาง จัดเก็บ และเข้าถึงข้อมูลนั้นได้

“นี่เป็นก้าวที่สำคัญด้านการประมวลผลด้วยแสงเพราะแนวคิดนี้ทำให้ทุกความต้องการสัมฤทธิ์ผลได้ สำหรับระบบติดต่อสื่อสารด้วยแสงทั้งในปัจจุบันและอนาคต” Benjamin Eggleton นักวิจัยอีกคนกล่าว

ทีมวิจัยทำสิ่งนี้ได้สำเร็จด้วยการพัฒนาระบบความจำที่ส่งผ่านข้อมูลได้อย่างถูกต้องแม่นยำระหว่างแสงกับคลื่นเสียงในไมโครชิปแบบโฟโตนิกส์ที่ในอนาคตจะถูกใช้ในคอมพิวเตอร์ที่ทำงานด้วยแสง

คุณสามารถดูการทำงานของมันได้ในวิดีโอด้านล่าง

 
เริ่มแรกข้อมูลในสัญญาณแสงเข้ามาในชิปเป็นห้วงๆ (สีเหลือง) และมันจะมีปฏิกิริยากับสัญญาณ ‘เขียน’ (สีน้ำเงิน) ทำให้เกิดคลื่นเสียงที่เก็บข้อมูลนั้นไว้ สัญญาณแสงอีกอันหนึ่งที่เรียกว่าสัญญาณ ‘อ่าน’ (สีน้ำเงิน) จะเข้ามาที่ข้อมูลเสียงแล้วเปลี่ยนมันกลับเป็นแสงอีกครั้งหนึ่ง

ปกติแสงจะวิ่งผ่านชิปภายในเวลา 2 – 3 นาโนวินาที แต่เมื่อกักเก็บมันไว้ในรูปคลื่นเสียงข้อมูลจะสามารถอยู่ในชิปได้ถึง 10 นาโนวินาที ซึ่งมากพอสำหรับการดึงข้อมูลมาประมวลผล การเปลี่ยนแสงเป็นคลื่นเสียงไม่เพียงแต่ทำให้มันช้าลงเท่านั้น แต่ยังทำให้การดึงเอาข้อมูลมานั้นมีความแม่นยำเพิ่มขึ้น และยังทำงานได้ดีในทุกแบนด์วิธอีกด้วย

“การสร้างบัฟเฟอร์เสียงภายในชิปทำให้ความสามารถในการควบคุมข้อมูลดีขึ้นในหลายระดับ” Moritz Merklein ทีมงานอีกคนกล่าว “ระบบของเราไม่ถูกจำกัดสำหรับแบนด์วิธแคบ (narrow bandwidth) ดังนั้นเราจึงสามารถเก็บและเรียกคืนข้อมูลที่หลายความยาวคลื่นพร้อมกันได้ ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นอย่างมาก”

 

ข้อมูลและภาพจาก  sciencealert, iflscience

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *