El primer chip de memoria basado en luz del mundo para almacenar datos de forma permanente ha sido desarrollado por científicos de materiales de la Universidad de Oxford en colaboración con científicos de Karlsruhe, Munster y Exeter. El dispositivo, que utiliza materiales utilizados en CD y DVD, podríaayuda a mejorar dramáticamente la velocidad de la informática moderna.
Las computadoras de hoy se ven frenadas por la transmisión relativamente lenta de datos electrónicos entre el procesador y la memoria. 'No tiene sentido usar procesadores más rápidos si el factor limitante es el traslado de información desde y hacia la memoria, elllamado cuello de botella de von-Neumann ", explica el profesor Harish Bhaskaran, quien dirigió la investigación." Pero creemos que usar la luz puede acelerar significativamente esto ".
Sin embargo, simplemente cerrar la brecha entre la memoria del procesador y los fotones no es eficiente, debido a la necesidad de convertirlos nuevamente en señales electrónicas en cada extremo. En cambio, las capacidades de memoria y procesamiento también deberían estar basadas en la luz. Los investigadores han intentadopara crear este tipo de memoria fotónica antes, pero los resultados siempre han sido volátiles, lo que requiere energía para almacenar datos. Para muchas aplicaciones, como unidades de disco de computadora, es esencial poder almacenar datos indefinidamente, con o sinpoder.
Ahora, un equipo internacional de investigadores que incluye investigadores del Departamento de Materiales de la Universidad de Oxford ha producido el primer chip de memoria no volátil totalmente fotónico del mundo. El nuevo dispositivo utiliza el material de cambio de fase Ge2Sb2Te5 GST, el mismo que el utilizado enCD y DVD regrabables: para almacenar datos. Se puede hacer que este material asuma un estado amorfo, como el vidrio, o un estado cristalino, como un metal, utilizando pulsos eléctricos u ópticos. En un artículo publicado en Fotónica de la naturaleza , los investigadores describen el dispositivo que han creado, que utiliza una pequeña sección de GST en la parte superior de una cresta de nitruro de silicio, conocida como guía de onda, para transportar la luz.
El equipo ha demostrado que los pulsos intensos de luz enviados a través de la guía de onda pueden cambiar cuidadosamente el estado del GST. Un pulso intenso hace que se derrita momentáneamente y se enfríe rápidamente, lo que hace que asuma una estructura amorfa; un pulso ligeramente menos intensopuede ponerlo en un estado cristalino.
Más tarde, cuando se envía luz con una intensidad mucho menor a través de la guía de ondas, la diferencia en el estado del GST afecta la cantidad de luz transmitida. El equipo puede medir esa diferencia para identificar su estado y, a su vez, leer la presenciade información en el dispositivo como 1 o 0. "Este es el primer dispositivo de memoria óptica integrada realmente no volátil que se crea", explica Clarendon Scholar y el estudiante de DPhil Carlos Ríos, uno de los dos autores principales del artículo.Y lo hemos logrado utilizando materiales establecidos que son conocidos por su retención de datos a largo plazo: GST permanece en el estado en el que se encuentra durante décadas ''.
Al enviar diferentes longitudes de onda de luz a través de la guía de ondas al mismo tiempo, una técnica denominada multiplexación de longitud de onda, el equipo también demostró que podían usar un solo pulso para escribir y leer en la memoria al mismo tiempo ''.En teoría, eso significa que podríamos leer y escribir en miles de bits a la vez, proporcionando un ancho de banda prácticamente ilimitado '', explica el profesor Wolfram Pernice, de la Universidad de Munster.
Los investigadores también descubrieron que diferentes intensidades de pulsos fuertes pueden crear de manera precisa y repetida diferentes mezclas de estructuras amorfas y cristalinas dentro del GST. Cuando se enviaron pulsos de menor intensidad a través de la guía de ondas para leer el contenido del dispositivo, también pudieronpara detectar las diferencias sutiles en la luz transmitida, lo que les permite escribir y leer de manera confiable ocho niveles diferentes de composición de estado, desde completamente cristalino hasta completamente amorfo. Esta capacidad multiestado podría proporcionar a las unidades de memoria información binaria más de lo habitual de 0y 1, que permite que un solo bit de memoria almacene varios estados o incluso realice cálculos por sí mismos en lugar de hacerlo en el procesador.
'Este es un tipo de funcionalidad completamente nuevo que utiliza materiales existentes comprobados', explica el profesor Bhaskaran. 'Estos bits ópticos se pueden escribir con frecuencias de hasta un gigahercio y podrían proporcionar grandes anchos de banda. Este es el tipo de datos ultrarrápidosalmacenamiento que necesita la informática moderna '
Ahora, el equipo está trabajando en una serie de proyectos que tienen como objetivo hacer uso de la nueva tecnología. Están particularmente interesados en desarrollar un nuevo tipo de interconexión electroóptica, que permitirá que los chips de memoria se interconecten directamente con otroscomponentes que utilizan luz, en lugar de señales eléctricas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Oxford . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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