أصبحت الحواسيب فائقة السرعة التي تُعالج المعلومات بِإستخدام الفوتونات بدلاً من الألكترونات أقرب خطوةً وذلك بِفضل تصنيّع مادّة يُمكنها نقل البيانات بِسرعة الضوء. للمرة الأولى، صنّع العُلماء مادّة تَسمح للحواسيب بِخزن ونقل المعلومات بِإستخدام الضوء بدلاً من الكهرباء. يتغلب البحث على عقبة رئيسية بِهدف تطوير حواسيب ضوئية قادرة على معالجة البيانات بِسرعة الضوء.
حتى الآن، تُعالج الحواسيب المعلومات عن طريق الألكترونات. تتنقّل هذه البيانات في المُعالجات الدقيقة وأجهزة تخزين الذاكرة خلال أسلاك نانويّة الحجم.
ولكن، بالرغم من أن هذه التقنيّة تبدو ضئيلة بالنسبةِ لنا، إلا إنها لا تزال أكبر بكثير مما نحتاج إليهِ فعلاً. لذا نحن على حافة قانون مور حيث لا يُمكننا فيزيائياً تقليص المُكونات إلى أكثر من ذلك. وهذا يعني إننا لا نستطيع تصنيع حواسيب أسرع بكثير مما هي عليه الآن.
الخطوة التالية التي يسعى إليها العديد من الفيزيائيين هي الحواسيب الضوئية التي تُعالج المعلومات عبر جُزيئات الضوء، التي تُعرف بالفوتونات، بدلاً من الإعتماد على الألكترونات.
إنها الطريقة نفسها المُستخدمة في شبكة الأنترنت حالياً لنقل المعلومات. لكننا لم نكُن قادرين على عمل الشيء نفسهُ مع الحواسيب لأن العلماء لم يكونوا قادرين على تصنيع مادّة يُمكنها تمرير البيانات البصرية خلال الحاسوب- لحد الآن.
قال قائد المشروع والفيزيائي ريتشارد كري (Richard Curry) في بيان صحفي: «التحدي هو في إيجاد مادة مفردة يُمكنها إستخدام الضوء والسيطرة عليهِ بصورة فعّالة لتمرير المعلومات خلال الحاسوب». وأضاف: «يشبه الأمر كثيراً كيفية إستخدام الشبكة العنكبوتية للضوء لغرض توصيل المعلومات، نُريد إستخدام الضوء لكلا العمليتين توصيل ومعالجة بيانات الحاسوب».
تمكّن فريق كري الآن من إيجاد طريقة لتعديل نوع من الزُجاج يعرف بالكالكوجينايد (chalcogenide)- المُستخدم مُسبقاً في الأجهزة البصرية مثل الأقراص المُدمجة (CDs) وأقراص الفديو الرقمية (DVDs)- بحيث يُمكن إستخدامها جنباً إلى جنب مع أنظمتنا الحالية.
لدى الكالكوجينايد بعض من الخصائص المُفيدة- على سبيل المثال إنها قادرة على توصيل الضوء عَبر مجموعة واسعة جداً من أعراض النطاقات الترددية (bandwidths). لكن لسوء الحظ لايُمكنها عادةً سوى نقل الشحنة الموجبة. وهو ما يُشار إليه بالموصّلية من نوع (P). هذا يعني انها في السابق كانت تتعارض تماماً مع أي نوع من تقنيات الحوسبة القائمة.
«إستعصى هذا على الباحثين لعقود من الزمن». وقال كري في بَيان: «أثبتنا الآن كيف يُمكن التلاعب بالزجاج واسع الإستخدام وجعلهُ ينقل الإلكترونات السالبة، بالإضافة إلى الشحنات الموجبة، وتصنيع ما يُعرف بوصلة (pn)».
تُشير الوصلة (pn) إلى تفاعل كلاً من الموصليّة السالبة والموجبة، وهذا يعني أن العلماء سوف يكونون الآن قادرين على إستخدام المادّة لتسريع الحواسيب.
أطلق الباحثون العنان لإمكانات الكالكوجينايد بواسطة تشويب الزجاج بأيون من عنصر البزموت (bismuth). هذا يعني إنهم كانوا قادرين على تصنيع مادّة بصرية مُفيدة دون الحاجة إلى درجات حرارة بالغة الإرتفاع. وأيضاً دون إستخدام كميّات كبيرة من العوامل المُشوبة- الشيء الذي جعل الكالكوجينايد سابقاً تتعارض مع تقنيات الحوسبة الحالية. نُشرت هذه النتائج في مجلة نيجر كوميونيكيشن (Nature Communications).
قال، كري في البيان: «هذا يجب أن يُمكّن المادّة من القيام بدور مصدر الضوء، وناقل الضوء، وكاشف الضوء- شيءٌ يُمكنهُ حمل وتفسير المعلومات البصرية. وبذلك، يُمكن لهذا تغيير حواسيب الغد، والسماح لها بِمُعالجة المعلومات بصورة فعّالة و بسرعة أعلى بكثير».
إنهم إستخدموا الزجاج بالفعل في تصنيع الجيل المُقبل من تقنيات ذاكرة الحاسوب، والمعروفة بأسم (CRAM). وستكون الخطوة التالية تصنيع حواسيب ضوئية كاملة بإستخدام المادّة.
المُثير في الأمر إنهم يعتقدون أنهُ شيٌ يمكن إنجازهُ في غضون السنوات العشر المُقبلة.
في الوقت الذي يبدو لكم هذا جنوناً، فكروا الآن في حقيقة أنه الآن هُناك معلومات تجوب العالم بسرعة، وهي يجب أن تُبطىء من سرعتها بشكل تافهه حالما تضرب حواسيبنا من أجل أن نتمكّن من رؤيتها. ولكن في غضون عقدٍ من الزمن، ستكون لدينا حواسيب لن تُعيقها الألكترونات البطيئة المُحبطة بعد الآن. وهي قادرة على نقل المعلومات بسرعة الضوء.
بِصراحة، لا يُمكننا الإنتظار.
المصدر: هنا
0 التعليقات
