В стремлении создать следующее поколение фотонных вычислительных систем и технологий обработки сигналов, исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) разработали устройство, способное в один этап объединять цифровые электронные и аналоговые световые сигналы.
Основанное на микросхемах из ниобата лития, широко используемого в оптоэлектронике материала, это инновационное устройство предлагает потенциальную замену энергозатратным системам цифроаналогового преобразования и электрооптической модуляции, которые широко применяются в современных высокоскоростных сетях передачи данных.
«Оптическая связь и высокопроизводительные вычисления, в том числе с использованием больших языковых моделей, требуют постоянного преобразования огромных объемов информации между электрической (для хранения и вычислений) и оптической (для передачи) областями», — отмечает Марко Лончар, профессор электротехники университета SEAS.
Опубликованное в журнале Nature Photonics исследование показывает, что для эффективной интеграции фотонных и электронных технологий необходимо обеспечить быстрое и экономичное взаимодействие между ними.
Существующие методы преобразования цифровых электронных сигналов в аналоговые фотонные, используемые в современных приемопередающих системах центров обработки данных, сложны, многоступенчаты и зачастую неэффективны с точки зрения энергопотребления. Новое устройство Harvard, благодаря электрооптическим свойствам тонкопленочного ниобата лития, преобразует цифровые электронные входы в аналоговые оптические сигналы со скоростью до 186 гигабит в секунду, значительно превышающей скорость обычного домашнего Интернета.
Это устройство также перспективно для развития микроволновой фотоники (беспроводная связь или радиолокация) и новых подходов к оптическим вычислениям, где фотоны могут обрабатывать данные параллельно и эффективнее, чем электроника.
Исследователи протестировали устройство, используя оптическое кодирование изображений из набора данных MNIST, чтобы продемонстрировать его точность и скорость обработки данных. Устройство, изготовленное по технологии литья на основе ниобата лития, открывает путь к массовому и недорогому производству, что способствует развитию фотонных технологий.
