I ricercatori di Vanderbilt hanno sviluppato la prossima generazione di trasmissione dati ultraveloce che potrebbe rendere possibile il calcolo già ad alte prestazioni "on demand". La tecnologia elimina i colli di bottiglia nei flussi di dati utilizzando una guida d'onda ibrida di biossido di silicio e vanadio che può accendere e spegnere la luce in meno di un trilionesimo di secondo.

L'articolo, "Tempo di risposta sub-picosecondo di un ibrido VO2:Silicon Waveguide a 1550 nm" è stato pubblicato sulla rivista Materiali ottici avanzati il 4 dicembre.

Collaboratori Sharon Weiss, Cornelius Vanderbilt Chair e professore di ingegneria elettrica, fisica, e scienza e ingegneria dei materiali, e Richard Haglund, Stevenson Professore di Fisica, sono i primi a dimostrare che è possibile raggiungere velocità di trasmissione dati superiori a un terabit al secondo su un singolo canale. Hanno creato un chip di silicio ibrido includendo una piccola quantità di biossido di vanadio, un materiale a cambiamento di fase a commutazione ultrarapida, per estendere le capacità della fotonica del silicio.

Gli impulsi di luce sono stati iniettati in una guida d'onda di silicio sono stati selettivamente spenti quando un altro impulso di luce ha colpito il biossido di vanadio. La notevole velocità con cui gli impulsi luminosi sono stati spenti e poi riaccesi è una conseguenza delle proprietà del materiale del biossido di vanadio e della durata temporale in cui i due impulsi laser interagiscono nel biossido di vanadio. Le guide d'onda in silicio sono state fabbricate presso il Center for Nanophase Materials Sciences presso l'Oak Ridge National Laboratory come parte del loro programma utente sponsorizzato dal Dipartimento dell'energia. L'incorporazione del biossido di vanadio è stata effettuata presso il Vanderbilt Institute of Nanoscale Science and Engineering.

"La nostra collaborazione a lungo termine, innescata da una conversazione tra due studenti laureati nella camera bianca VINSE, ha portato alla dimostrazione della commutazione ottica ultraveloce utilizzando una guida d'onda al silicio, " disse Weiss, anche direttore di VINSE. "Significa che possiamo accendere e spegnere la luce molto rapidamente mentre viaggia su un'autostrada dell'informazione più piccola dello spessore dei tuoi capelli che è fatta dello stesso materiale all'interno di computer e cellulari".

La fotonica del silicio utilizza impulsi di luce invece di impulsi di corrente elettrica per trasferire grandi quantità di dati come bit di informazione (0s e 1s). I dati possono essere codificati in impulsi luminosi, che viaggiano attraverso una fibra ottica. Quando l'impulso luminoso raggiunge la sua destinazione, i fotorivelatori riconvertono la luce in un segnale dati elettronico. Questo approccio ha notevolmente migliorato la velocità di elaborazione e la potenza di calcolo dei computer da quando è iniziata la ricerca sulla fotonica del silicio alla fine degli anni '80. Ora che quasi ogni parte della vita quotidiana ha una componente online o digitale, il miglioramento della tecnologia di calcolo ottico è di notevole interesse per le aziende di tecnologia commerciale e industriale.

"Possiamo accendere e spegnere la luce più velocemente di chiunque altro utilizzando questa autostrada dell'informazione, il che significa che i computer futuri potrebbero essere in grado di funzionare molto più velocemente, e anche con meno potenza dei computer attuali, usando la luce, " disse Haglund.

Weiss e Haglund affermano che i prossimi passi verso l'implementazione pratica di questa innovazione rivoluzionaria saranno ottimizzare le dimensioni, forma e volume del componente biossido di vanadio e per studiare configurazioni alternative della guida d'onda ibrida.