Fotonische computing: lichtgebaseerde technologie die traditionele transistors vervangt

Fotonische of optische computing is een omkeerend systeem voor het gebruik van computerapparaten. Fotonische computers zijn bedoeld om infraroodlicht of fotonen te gebruiken in plaats van elektrische stroom. Aangezien zoveel landen te maken krijgen met energiecrisis, is het gebruik van licht als energiebron voor digitale computing een grote prestatie.

Fotonische computing

Fotonische computing, ook optische computing genoemd, is een geavanceerde vorm van computing waarbij fotonen via lasers of diodes worden gebruikt voor berekeningen. Licht wordt gebruikt voor de basis van logische poorten in plaats van elektrische transistors. Fotonen werken als informatiedragers met lineaire optische instrumenten (golfplaten, optische wederkerende spiegels) voornamelijk voor het verwerken van kwantuminformatie. Kwantumgeheugens en fotondetectoren detecteren en slaan kwantuminformatie op.

Historisch overzicht

Dit is het tijdperk van technologie met als doel taken makkelijker te maken. Tijdbeschikbaarheid is verkort omdat verschillende taken en projecten binnen deadlines voltooid moeten worden voor zakelijke en operationele eisen. Berekeningen via computers hebben dingen veel makkelijker gemaakt: berekeningen, projecties, informatieoverdracht, communicatie op een klik afstand.

Dataoverdracht van de ene naar de andere plek is altijd een probleem geweest.

Historisch: Alexander Graham Bell introduceerde telefonische communicatie in 1876, radio-uitvinding in 1895 (sic) legde nieuwe communicatiegrondslagen, en in 1947 introduceerden Bell Labs transmissie via transistors. Daarna kwam satellietcommunicatie en transmissie, wat draadloze en bedrade verbindingen mogelijk maakte.

Behoefte aan fotonische/optische computing

Dataoverdracht via bedrade verbindingen is in sommige gevallen sneller voor commerciële en huishoudelijke behoeften. Transmissie via transistors maakte verwerken en uitzenden van data met goede snelheid mogelijk, maar er is altijd energie- en tijdsverlies – daardoor de behoefte aan een sneller medium.

Voordelen van fotonische/optische computing

Optische computing heeft talloze voordelen:

• Uitzonderlijk hoge snelheid
• Geen risico op kortsluiting
• Hogere dichtheid
• Geen verwarmingsproblemen
• Duurzaam en lange levensduur
• Minimaal of geen energieverlies
• Grotere bandbreedte
• Makkelijkere dataverwerking door snelheid
• Hogere opslagdichtheid
• Laagste transmissieverlies

Nadelen van fotonische/optische computing

• Dure productie
• Bulky en kwetsbare hardware
• Fotonische kristallen zijn productiematig uitdagend
• Computing is sneller maar complexer

Hoewel er enkele terugslagen zijn, is het mogelijk dat optische computing in de nabije toekomst zijn plaats zal innemen en op elk niveau operationeel zal zijn, als oplossing voor transistorproblemen als oververhitting en grootte.

Dit stadium is nog niet bereikt door productiekwesties en investeringen in dergelijke high-end computing. Maar aangezien technologieën noodzaak zijn voor commerciële en huishoudelijke transmissie en dataverwerking.

Voortgang

Bedrijven als MIT's Lightmatter en Lightelligence, Optalysys en Luminous werken aan fotonische chips die veel sneller werken dan huidige chips. Lightmatter claimt dat hun Envise-chip vijf keer sneller is dan Nvidia-chips (al gebruikt in 's werelds krachtigste datacenter met hoogste energie-efficiëntie).

Deze chip is het meest efficiënt en zal verbeteringen brengen in elk veld: autonome voertuigen met AI, farmaceutische bedrijven, fabrieken met automatische verwerking en robotische productie. Al deze toepassingen hebben snellere dataoverdracht nodig voor nauwkeurige uitvoering. Meer nauwkeurigheid en snellere informatielevering brengt grotere functionaliteit en productiviteit – optische computing is een geweldig hulpmiddel hiervoor.