In un articolo pubblicato oggi su Science Advances , i ricercatori dell'Università di Oxford hanno sviluppato un metodo che utilizza la polarizzazione della luce per massimizzare la densità di archiviazione delle informazioni e le prestazioni di calcolo mediante nanofili.

La luce ha una proprietà sfruttabile:diverse lunghezze d'onda della luce non interagiscono tra loro, una caratteristica utilizzata dalle fibre ottiche per trasportare flussi paralleli di dati. Allo stesso modo, anche le diverse polarizzazioni della luce non interagiscono tra loro. Ciascuna polarizzazione può essere utilizzata come canale di informazioni indipendente, consentendo di memorizzare più informazioni in più canali, migliorando enormemente la densità delle informazioni.

La prima autrice e studentessa di DPhil June Sang Lee, Dipartimento dei Materiali dell'Università di Oxford, ha dichiarato:"Sappiamo tutti che il vantaggio della fotonica rispetto all'elettronica è che la luce è più veloce e più funzionale su ampie larghezze di banda. Quindi, il nostro obiettivo era sfruttare appieno tale vantaggi della fotonica combinata con materiale sintonizzabile per realizzare un'elaborazione delle informazioni più rapida e densa."

In collaborazione con il professor C. David Wright, dell'Università di Exeter, il team di ricerca ha sviluppato un nanofilo HAD (hybridized-active-dielectric), utilizzando un materiale vetroso ibrido che mostra proprietà del materiale commutabili all'illuminazione di impulsi ottici. Ogni nanofilo mostra risposte selettive a una specifica direzione di polarizzazione, quindi le informazioni possono essere elaborate contemporaneamente utilizzando più polarizzazioni in direzioni diverse.

Utilizzando questo concetto, i ricercatori hanno sviluppato il primo processore di calcolo fotonico a utilizzare le polarizzazioni della luce.

Il calcolo fotonico viene effettuato attraverso più canali di polarizzazione, portando a un miglioramento della densità di calcolo di diversi ordini rispetto a quella dei chip elettronici convenzionali. Le velocità di calcolo sono più elevate perché questi nanofili sono modulati da impulsi ottici di nanosecondi.

Dall'invenzione del primo circuito integrato nel 1958, il confezionamento di più transistor in una data dimensione di un chip elettronico è stato il mezzo ideale per massimizzare la densità di calcolo, la cosiddetta "legge di Moore". Tuttavia, con l'intelligenza artificiale e l'apprendimento automatico che richiedono hardware specializzato che sta iniziando a spingere i confini dell'informatica consolidata, la domanda dominante in quest'area dell'ingegneria elettronica è stata "Come possiamo racchiudere più funzionalità in un singolo transistor?"

Per oltre un decennio, i ricercatori del laboratorio del professor Harish Bhaskaran presso il Dipartimento dei materiali dell'Università di Oxford hanno studiato l'utilizzo della luce come mezzo di calcolo.

Il professor Bhaskaran, che ha guidato il lavoro, ha dichiarato:"Questo è solo l'inizio di ciò che vorremmo vedere in futuro, ovvero lo sfruttamento di tutti i gradi di libertà offerti dalla luce, inclusa la polarizzazione per parallelizzare drammaticamente l'elaborazione delle informazioni. Sicuramente presto- lavoro sul palcoscenico, ma idee super eccitanti che combinano elettronica, materiali non lineari e informatica. Molte prospettive entusiasmanti su cui lavorare è sempre un ottimo posto in cui trovarsi". + Esplora ulteriormente

Calcolo completamente ottico di un gruppo di trasformazioni utilizzando una rete diffrattiva codificata in polarizzazione