Миниатюрный оптический чип , разработанный исследователями из Канадского университета Лаваля, может изменить не только способы передачи информации, но и решить одну из главных проблем систем на базе искусственного интеллекта — высокое энергопотребление. В Центре оптики, фотоники и лазеров (COPL) собрали устройство , которое в разы превосходит существующие технологии по скорости обмена данными и при этом требует в разы меньше ресурсов.
Новинка толщиной с человеческий волос работает не на электричестве, а использует свет как основной носитель сигнала. Фотоны двигаются быстрее электронов и меньше подвержены сопротивлению, что даёт пространственный и энергетический выигрыш.
И пока стандартные оптические линии связи способны обеспечивать до 56 гигабит в секунду, эта разработка выдает 1000. Серьёзный скачок, позволяющий теоретически передавать объёмы, сравнимые со 100 миллионами книг, всего за несколько минут.
Но главное — опять же, такие результаты достигаются при минимальных затратах энергии: всего четыре джоуля. Этого достаточно, чтобы нагреть один миллилитр воды на один градус Цельсия. Для дата-центров , где расходы на электроэнергию стремительно растут, подобные показатели критичны — особенно с ростом нагрузки от ИИ-сервисов.
Ключевой элемент архитектуры — микрокольцевые модуляторы. Эти крошечные силиконовые кольца управляют параметрами светового сигнала. Два независимых контура отвечают за разные характеристики: один — за яркость, другой — за фазовый сдвиг. Последний добавляет сигналу ещё одно измерение и расширяет возможности передачи.
Именно управление фазой позволило повысить плотность кодирования информации. Благодаря двухканальному методу учёные добились высокой пропускной способности без увеличения физических размеров.
Сегодняшние вычислительные центры строятся на тысячах процессоров, между которыми идёт постоянный обмен данными. Несмотря на малый размер каждого чипа, вся инфраструктура может растягиваться на километры. Это создаёт задержки и требует дополнительных энергетических затрат. Новый фотонный чип может сократить расстояние между модулями — в логическом смысле — до нескольких метров, делая взаимодействие между узлами более быстрым и эффективным.
Дополнительный плюс — устойчивость к температуре. Система функционирует в диапазоне, привычном для электронных компонентов, что исключает необходимость в отдельном охлаждении или дорогостоящей термозащите.
Хотя технология пока остаётся в стенах лаборатории, переход к коммерческому применению — уже на горизонте. Например, NVIDIA и другие крупные игроки уже применяют микрокольцевые модуляторы, пусть и только для управления яркостью света. Команда из Лаваля добавила фазовый контроль — и именно эта деталь меняет класс устройства.
Исследования, приведшие к нынешнему прототипу, начались более десяти лет назад. Сейчас, когда технология показала рабочие характеристики, задача — подготовить её к реальному рынку. Потребуется время, чтобы адаптировать решение под промышленные стандарты, но направление развития определено.
Если индустрия поддержит технологию, в ближайшие годы мы можем увидеть коммерческие версии чипов COPL. И тогда вычисления станут не просто быстрее, а заметно экономичнее — и всё это благодаря фотонам.