Pennsylvania Üniversitesi Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Yüksekokulu’ndaki (Penn Engineering) araştırmacılar, fiber optik ağlarda veri işlemeyi önemli ölçüde hızlandırabilen bir fotonik anahtar geliştirdiler.
Her saniye binlerce filme eşdeğer terabaytlarca veri, fiber optik kablolar aracılığıyla ışık sinyalleri halinde dünyanın dört bir yanına aktarılıyor. Bu bilgi veri merkezlerine ulaştığında bir anahtarlama sistemi gerektirir. Şimdiye kadar, optik sinyalleri yönlendirmek için kullanılan fotonik anahtarlar, boyut ve hız arasında temel bir dengeyle karşı karşıyaydı: Daha büyük anahtarlar, daha fazla miktarda veriyi yüksek hızlarda işleyebilir, ancak daha fazla güç tüketir ve daha fazla fiziksel alan kaplar.
Yalnızca 85 x 85 mikrometre ölçülerindeki yeni anahtar bu sınırlamaların üstesinden geliyor. Malzeme bilimi ve mühendisliği ile elektrik ve sistem mühendisliği profesörü ve çalışmanın baş yazarı Liang Feng, “Bu buluş, film akışından yapay zeka eğitimine kadar her şeyi hızlandırma potansiyeline sahip” diyor.
Cihaz, belirli sistemlerin alışılmadık davranışlarını inceleyen kuantum mekaniğinin bir dalı olan Hermitian olmayan fiziğe dayanıyor. Yüksek lisans öğrencisi ve makalenin kıdemli yazarı Xiling Feng şöyle açıklıyor: “Optik sinyali bilgi otoyolunun istenen çıkışına yönlendirmek için malzemenin kazancını ve zayıflamasını ayarlayabiliriz.”
Yeni anahtarın önemli bir özelliği, ucuz ve yaygın olarak bulunabilen bir endüstriyel malzeme olan silikonun kullanılmasıdır. Bu, cihazın seri üretimini mümkün kılar. Anahtar, silikon katmana ek olarak, su altı optik kablolarında kullanılan kızılötesi radyasyonu etkili bir şekilde yönlendiren bir indiyum galyum arsenik fosfit (InGaAsP) yarı iletkeni içerir. Bu katmanları bir araya getirmek, çalışan bir prototip oluşturmak için birçok girişimde bulunulmasını gerektirdi; çünkü en ufak bir yanlış hizalama bile cihazın arızalanmasına neden olabilirdi.
Yeni gelişme, yalnızca Hermitian olmayan fizik üzerine çalışan akademik fizikçilere değil, aynı zamanda veri merkezi şirketlerine ve onlara bağlı olan milyarlarca kullanıcıya da fayda sağlayacak. Anahtar, minimum güç tüketerek sinyalleri saniyenin trilyonda biri kadar bir sürede yeniden yönlendirebilme kapasitesine sahip olup, bu da onu optik iletişim alanında bir devrim haline getiriyor.
