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(noticias nanowerk) Los procesadores de computadora tradicionales casi han maximizado sus “velocidades de reloj” (una medida de qué tan rápido pueden encenderse y apagarse) debido a limitaciones en la conmutación electrónica. Los científicos que buscan mejoras en los procesadores de computadoras están intrigados por el potencial de la conmutación totalmente óptica, que utiliza luz en lugar de electricidad para controlar cómo se procesan y almacenan los datos en un chip.
Investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) y de la Universidad Purdue desarrollaron recientemente un nuevo tipo de interruptor totalmente óptico que podría aprovechar este potencial.
«Las iteraciones anteriores de interruptores ópticos tenían tiempos de conmutación fijos que se «integraban» en el dispositivo durante la fabricación», dijo Soham Saha de Argonne, uno de los investigadores postdoctorales del laboratorio Maria Goeppert Mayer que trabaja en el Centro Argonne para la Instalación de Usuarios de Materiales a Nanoescala de la Oficina del DOE. Ciencia.
Un artículo basado en la investigación apareció en comunicación de la naturaleza (“Desarrollo de la dinámica temporal de la conmutación puramente óptica con materiales rápidos y lentos”).
Saha y sus colegas fabricaron un interruptor óptico con dos materiales diferentes, cada uno con tiempos de conmutación diferentes. Un material, el óxido de zinc dopado con aluminio, tiene un tiempo de conmutación de picosegundos, mientras que el otro material, el nitruro de titanio plasmónico, tiene un tiempo de conmutación de nanosegundos más de cien veces más lento.
«Cuando se utilizan componentes ópticos en lugar de circuitos electrónicos, no hay retrasos resistivos-capacitivos, lo que significa que, en teoría, estos chips podrían funcionar miles de veces más rápido que los chips de computadora tradicionales», dijo Saha.
Según Saha, la diferencia en los tiempos de conmutación entre los dos componentes metálicos significa que el interruptor es más flexible y puede usarse tanto para una transferencia rápida de datos como para un almacenamiento efectivo. «La naturaleza bimetálica del interruptor significa que puede usarse para múltiples propósitos dependiendo de la longitud de onda de la luz utilizada», dijo. “Si desea aplicaciones más lentas, como almacenamiento de memoria, cambie a un material. Para aplicaciones más rápidas, cambie a la otra. Esta habilidad es nueva”.
En la configuración experimental, los materiales del interruptor actúan como absorbentes de luz o reflectores dependiendo de la longitud de onda operativa. Cuando son encendidos por un haz de luz, cambian de estado.
Controlar la velocidad de los conmutadores totalmente ópticos es fundamental para optimizar su rendimiento en diversas aplicaciones. Estos hallazgos son prometedores para el desarrollo de conmutadores altamente adaptables y eficientes en áreas como la mejora de las comunicaciones por fibra óptica, la informática óptica y la ciencia ultrarrápida.
La capacidad de ajustar las velocidades de conmutación también nos acerca a cerrar la brecha entre las comunicaciones ópticas y electrónicas, permitiendo una transferencia de datos más rápida y eficiente.
Esta investigación proporciona información valiosa sobre la comprensión fundamental de los conmutadores totalmente ópticos y allana el camino para el desarrollo de dispositivos avanzados para informática y telecomunicaciones.
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