La luz viaja rápido, a veces un poco demasiado rápido cuando se trata del procesamiento de datos.

Publicado hoy, Nuestro artículo describe un nuevo diseño de chip de memoria que nos permite ralentizar temporalmente la luz a una velocidad manejable para un mejor control del procesamiento de la computadora.

Los paquetes de luz se almacenaron con éxito como ondas de sonido de tono alto:aproximadamente 1, 000 veces más alto que el ultrasonido:en un cable en un microchip. Alrededor de 100 veces más delgado que un cabello humano, Los diminutos cables fueron diseñados para guiar ondas de luz y ondas de sonido de alta frecuencia. conocido como hipersonido.

Es la primera vez que esto se logra.

El retraso del paquete de información transferido se debe a la gran diferencia en la velocidad de viaje entre la luz y el sonido. Esto es algo que experimentamos cada vez que intentamos determinar qué tan lejos está una tormenta eléctrica contando los segundos entre el rayo y el trueno.

Por qué usamos la luz en la informática

Hoy en día, incluso los portátiles pequeños utilizan varios procesadores, como núcleos duales o cuádruples. Esto es aún más evidente en las máquinas de alto rendimiento, supercomputadoras o grandes centros de datos. Dividir el cálculo entre varios procesadores es una forma de mejorar el rendimiento, conocido en lenguaje informático como computación paralela.

Esta paralelización, sin embargo, plantea nuevos problemas:los diferentes núcleos tienen que hablar entre sí y funcionar en sincronía, como una gran orquesta. Aquí la electrónica empieza a llegar a sus límites. Las conexiones entre los procesadores sufren pérdidas y producen calor. Esta es la razón principal por la que su computadora portátil se calienta.

A escalas industriales, el calor se está volviendo casi ingobernable. El mes pasado hubo un anuncio para construir el centro de datos más grande del mundo dentro del Círculo Polar Ártico, para hacer frente al problema del calor de estos centros.

Los enlaces ópticos entre procesadores pueden ayudar a resolver este problema:los datos codificados como paquetes ligeros pueden proporcionar grandes anchos de banda, altas velocidades y no producen calor.

Una bendición y una maldición

Si bien la velocidad de la luz es una gran ventaja al enviar datos a través de Internet en todo el mundo, es un verdadero desafío dominar en un chip pequeño.

La luz viaja 300 metros en solo una millonésima de segundo. Para proporcionar una conexión entre diferentes procesadores, necesitamos una forma de detener o retrasar la luz en momentos en que el procesador receptor todavía está ocupado. En otras palabras, necesitamos un búfer para paquetes ligeros en un chip.

Pero almacenar en búfer los datos ópticos en diseños de chips comunes para la memoria electrónica da como resultado una pérdida de velocidad y ancho de banda.

Nuestra nueva investigación muestra todas las características de una onda de luz, es decir, brillo, color y fase:se puede transferir a una onda de hipersonido, y al hacerlo, se puede almacenar en búfer.

Una de las razones de las grandes velocidades de datos que se logran con la luz radica en su capacidad para transportar datos simultáneamente en diferentes longitudes de onda. o colores. Usar varios colores es como abrir carriles adicionales en una carretera llena de gente.

Lo que experimentamos como un color diferente en el caso de la luz es un tono diferente para una onda de sonido. Mostramos que diferentes colores se pueden almacenar como ondas de sonido de diferentes tonos, y, lo que es más importante, se puede identificar sin ambigüedades posteriormente.

Ondas sonoras para almacenar información

Los principios básicos de funcionamiento de nuestro nuevo diseño, que presenta un fenómeno conocido como memoria de línea de retardo, son los siguientes:

• un procesador codifica los datos recién calculados en paquetes ligeros, y lo envía al siguiente procesador
• si este procesador todavía está ocupado, el paquete de luz se transfiere a una onda de sonido
• la onda de sonido viaja cien mil veces más lento hacia el procesador, dándole el tiempo necesario para terminar el cálculo
• la onda de sonido se transfiere de nuevo a un paquete de luz, y se puede procesar más.

Este proceso se asemeja al funcionamiento de las primeras computadoras construidas a principios del siglo XX. Aquí la información se almacenaba temporalmente en ondas sonoras que se propagaban en tubos de mercurio mientras los procesadores estaban ocupados.

Entonces, a medida que los chips de computadora están llegando a sus límites de rendimiento, la vieja idea de una memoria de retardo basada en líneas que utiliza ondas sonoras está celebrando un regreso. Esta vez no es en tubos de mercurio voluminosos, pero pequeños cables de luz en un microchip que son capaces de procesar muchos más datos.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.