Počítače budú rýchlejšie vďaka optickej pamäti
Významný úspech oznámili vedci z univerzít v Oxforde a Exeteru v spolupráci s výskumníkmi z nemeckého Munsteru a Karlsruhe. Ich spolupráca priniesla prvú optickú permanentnú pamäť z materiálu Ge2Sb2Te5 (GST), ktorý sa dnes používa na výrobu CD a DVD diskov. Nová pamäť môže výrazne zvýšiť výkon počítačov.
Počítače sú dnes limitované elektrickým prenosom dát medzi procesormi a pamäťou. Ak by sa však tento prenos nahradil svetlom, celý systém by sa mohol poriadne zvýšiť. Už dávnejšie existovali koncepty, v ktorých sa prenos údajov realizoval cez fotóny. Háčik je v tom, že efektivita je rapídne znížená potrebou obojstrannej konverzie optického signálu na elektrický a naopak. Výsledkom je tak nie príliš veľký nárast rýchlosti.
Vývoj optických pamätí už tiež nejakú dobu trvá, no stále sa nepodarilo vytvoriť pamäte, ktoré by nevyžadovali externý zdroj energie. Klasické pamäťové prvky toto dokážu (CD,DVD, pamäťové karty, HDD, SSD…), no v prípade optických pamätí to je zložitejšie.
Najnovší optický čip funguje podobne ako CD a DVD, materiál GST je známy tým, že sa pôsobením svetelných impulzov s rôznou intenzitou dostáva do amorfného alebo kryštalického tvaru. Pamäť využíva svetelný vlnovod z nitridu kremičitého, na ktorom je umiestnený samotný GST materiál. Impulzy prechádzajú cez vlnovod a zložka sa premení do amorfného stavu. Slabšia intenzita vlnovodu spôsobí kryštalizáciu. V prípade, že cez vlnovod následne prejdú svetelné impulzy s oveľa menšou intenzitou bez vplyvu na zmenu materiálu, lúče vykazujú na výstupe merateľné zmeny, ktoré závisia od štruktúry GST a zodpovedajú dvom rôznym stavom.
Kryštalický stav dostal 0 a amorfný 1. Výsledkom je permanentné úložisko s kapacitou 1 bit v materiáli GST, ktorý dokáže uchovať informáciu niekoľko desaťročí. Keď výskumníci poslali cez vlnovod v rovnakom čase svetelné impulzy s rôznymi vlnovými dĺžkami bez vzájomného ovplyvňovania, jeden impulz postačoval na súčasné zapisovanie a čítanie informácie. Podľa profesora Wolframa Pernice z univerzity v Münsteri to teoreticky znamená, že sa dajú naraz čítať a zapisovať tisíce bitov, čím sa vlastne dosiahne neobmedzená šírka pásma.
Ďalšie bádanie napovedalo, že rozdielna intenzita silných impulzov môže presne a opakovane vytvoriť rôzne zmesi štruktúr v GST. Schopnosť materiálu zaznamenať permanentne viac stavov, ako potrebuje jeden bit, umožní jednému článku pamäte uchovať väčšie množstvo informácií alebo vykonať niektoré operácie namiesto procesora.
Optické pamäte sú podľa profesora Harisha Bhaskarana zapisovateľné s frekvenciami do 1 GHz, vďaka čomu poskytujú obrovskú šírku pásma. To sa môže hodiť v prípade vyhotovenia ultra rýchlych pamätí. Nové výkonné počítače tak môžu prísť už v nie ďalekej budúcnosti.
