Komputer Berbasis Cahaya bisa Lampaui Desain Chip Listrik Biasa
Jenis komputer baru yang menggunakan cahaya daripada listrik dapat melakukan perhitungan lebih cepat, menggunakan lebih sedikit energi dan lebih sedikit ruang.
Chip komputer terdiri dari jutaan atau miliaran gerbang logika. Komponen kecil ini melakukan operasi paling dasar, seperti memeriksa apakah satu bit data cocok dengan yang lain. Dengan menggabungkan gerbang-gerbang ini dalam jumlah besar, tugas-tugas seperti mengunduh file, memutar video, atau menjalankan permainan komputer dikelola.
Chip tradisional bekerja dengan mengangkut elektron, tetapi Yi Zhang di Universitas Aalto, Finlandia, dan rekannya telah berhasil membuat gerbang logika optik yang melakukan fungsi yang sama dengan cahaya.
Komputer optik telah dibuat sebelumnya, tetapi melibatkan perangkat keras yang kompleks dan terbatas pada aplikasi tertentu. Zhang mengatakan gerbang baru ini dapat dibangun dari satu lapisan kristal molibdenum disulfida dengan ketebalan hanya 0,65 nanometer menggunakan teknik manufaktur yang ada dan dapat dirancang untuk melakukan tugas universal dalam paket kecil.
Karena foton bergerak lebih cepat daripada elektron dalam sirkuit, ini dapat mempercepat perhitungan, dan karena mereka juga bergerak tanpa hambatan, mereka dapat melakukan pekerjaan yang sama dengan menggunakan lebih sedikit energi.
Pendekatan tim menggunakan cahaya terpolarisasi sirkuler. Ini melibatkan gelombang cahaya yang tampaknya berputar di sekitar sumbu perjalanannya, berputar searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Bit tradisional di komputer terdiri dari muatan listrik positif atau negatif – diwakili oleh 0 atau 1 – tetapi di komputer optik baru ini, bit diwakili oleh cahaya terpolarisasi searah jarum jam atau cahaya terpolarisasi berlawanan arah jarum jam.
Di komputer optik, gerbang logika terbuat dari bahan kristal yang peka terhadap arah putaran berkas cahaya terpolarisasi ini. Menggunakan filter optik dan komponen lainnya, gerbang ini dapat dibangun untuk menciptakan kembali gerbang tradisional.
Tim mendemonstrasikan gerbang optik yang berfungsi yang menciptakan kembali gerbang tradisional yang dikenal sebagai XNOR, NOR, AND, XOR, OR dan NAND, yang semuanya melakukan operasi berbeda pada data. Para peneliti juga menunjukkan bahwa operasi ini dapat dilakukan pada data secara paralel daripada secara seri, yang berpotensi membuka jalan bagi peningkatan besar dalam efisiensi dan kecepatan perhitungan.
“Kami berharap komputer serba optik dapat dibuat di masa depan,” kata Zhang. “Keuntungan terbesar adalah kecepatan chip optik super cepat dibandingkan chip tradisional. Selain itu, cahaya memiliki kemampuan pemrosesan paralel dan konsumsi energi lebih sedikit, sedangkan perangkat elektronik mengonsumsi lebih banyak energi karena resistansi.”
Zhang mengatakan pekerjaan di masa depan akan menyelidiki bagaimana gerbang logika optik dapat digunakan untuk membuat komputer klasik dan kuantum hibrid atau untuk membuat gerbang logika kuantum optik. Ini karena salah satu cabang umum penelitian komputasi kuantum sudah menggunakan foton untuk mengirimkan data.
