Munculnya fotonik terintegrasi: Bagaimana cahaya mengubah wajah komputasi?

Komputasi optik adalah teknologi revolusioner yang berpotensi mengubah cara kita berpikir tentang komputasi. Tidak seperti komputer tradisional yang menggunakan sinyal listrik untuk melakukan perhitungan, komputasi optik menggunakan cahaya. Hal ini memungkinkan frekuensi pemrosesan data yang jauh lebih tinggi, sehingga memungkinkan untuk menjalankan perhitungan yang besar dan kompleks dengan kecepatan yang luar biasa cepat.

Salah satu teknologi utama di balik komputasi optik adalah komputasi fotonik, yang menggunakan foton untuk melakukan perhitungan, bukan elektron. Hal ini memungkinkan pendekatan komputasi yang lebih efisien dan sintetik, karena foton dapat dengan mudah dimanipulasi dan dikontrol untuk melakukan berbagai tugas.

Teknologi kunci lainnya di bidang komputasi optik adalah fotonik terintegrasi. Ini mengacu pada integrasi komponen fotonik ke dalam perangkat tunggal yang ringkas, memungkinkan pendekatan perhitungan yang lebih efisien dan terukur.

Secara keseluruhan, penggunaan teknologi ini memiliki potensi untuk merevolusi cara berpikir kita tentang komputasi dan pemrosesan data. Dengan komputasi optik, kami dapat memecahkan masalah yang saat ini berada di luar kemampuan komputer tercanggih sekalipun dan melakukannya dengan kecepatan yang tak terbayangkan oleh teknologi saat ini.

Para peneliti telah menemukan cara untuk menjalankan gerbang logika berbasis cahaya, yang sejuta kali lebih cepat daripada gerbang logika elektronik konvensional yang ditemukan pada prosesor komputer tradisional. Gerbang logika ini, yang terdiri dari fungsi Boolean dan menjalankan rutinitas biner, biasanya dijalankan secara elektronik. Namun, metode baru ini menggunakan cahaya untuk menjalankan fungsi yang sama, sehingga menghasilkan kecepatan pemrosesan yang jauh lebih cepat.

Hal ini ditemukan dalam sebuah penelitian yang dilakukan di AALTO University dan dirilis dalam jurnal Science Advances.

Apa itu komputasi optik?

Komputer optik, juga dikenal sebagai komputer fotonik, adalah perangkat yang melakukan perhitungan digital menggunakan foton dalam sinar tampak atau inframerah (IR) sebagai lawan dari arus listrik. Kecepatan arus listrik hanya 10% dari kecepatan cahaya. Salah satu alasan yang menyebabkan perkembangan serat optik adalah pembatasan kecepatan pengiriman data dalam jarak jauh. Komputer yang dapat melakukan proses sepuluh kali atau lebih lebih cepat daripada komputer elektronik tradisional suatu hari nanti dapat dibuat dengan mengimplementasikan beberapa manfaat jaringan tampak dan/atau IR pada ukuran perangkat dan komponen.

Berbeda dengan arus listrik, sinar tampak dan sinar inframerah mengalir satu sama lain tanpa berinteraksi. Bahkan ketika mereka dibatasi pada dasarnya dua dimensi, banyak (atau banyak) sinar laser dapat dipancarkan sehingga jalurnya bersilangan, tetapi tidak ada gangguan di antara sinar tersebut. Pengkabelan dalam tiga dimensi penting karena arus listrik harus diarahkan satu sama lain. Akibatnya, komputer optik mungkin juga lebih kecil selain lebih cepat secara signifikan daripada komputer elektronik.

Meskipun beberapa insinyur memperkirakan bahwa komputasi optik akan tersebar luas di masa depan, sebagian besar ahli setuju bahwa perubahan akan terjadi secara bertahap di ceruk tertentu. Ada beberapa sirkuit terintegrasi optik yang telah dikembangkan dan diproduksi. (Sirkuit optik telah digunakan dalam pembangunan setidaknya satu komputer berfitur lengkap, meskipun agak besar.) Dengan membagi gambar menjadi voxel, video gerak penuh tiga dimensi dapat disiarkan melalui jaringan serat. Meskipun impuls data yang digunakan untuk mengontrol beberapa perangkat optik adalah cahaya tampak atau gelombang infra merah, namun arus elektronik dapat mengoperasikannya.

Komunikasi digital, di mana transfer data serat optik sudah lazim, adalah teknologi optik yang paling maju. Tujuan utamanya adalah apa yang disebut jaringan fotonik, di mana setiap sumber dan tujuan hanya dihubungkan oleh foton tampak dan inframerah. Printer laser, mesin fotokopi, pemindai, dan drive CD-ROM dan kerabatnya semuanya menggunakan teknologi optik. Semua perangkat ini, bagaimanapun, sampai batas tertentu bergantung pada sirkuit dan komponen elektronik biasa; tidak satupun dari mereka sepenuhnya optik.

Bagaimana cara kerja komputasi optik?

Komputasi optik mirip dengan komputasi tradisional karena menggunakan gerbang logika dan rutinitas biner untuk melakukan perhitungan. Namun, ini berbeda dalam cara penghitungan ini dilakukan. Dalam komputasi optik, foton dihasilkan oleh LED, laser, dan perangkat lain dan digunakan untuk menyandikan data dengan cara yang mirip dengan elektron dalam komputasi tradisional. Ini memungkinkan perhitungan yang jauh lebih cepat dan lebih efisien, karena foton dapat dengan mudah dimanipulasi dan dikontrol untuk melakukan berbagai tugas.

---

IIoT dan komputasi tepi mendapatkan daya tarik di banyak industri

---

Dengan tujuan akhir mengembangkan komputer optik, ada penelitian yang berfokus pada desain dan implementasi transistor optik. Sinar dapat diblokir secara efisien oleh layar polarisasi yang berputar 90 derajat. Komponen dielektrik yang memiliki kapasitas untuk beroperasi sebagai polarisator juga digunakan untuk membuat transistor optik. Meskipun ada beberapa kesulitan teknis, gerbang logika optik pada dasarnya dimungkinkan. Mereka akan terdiri dari satu kontrol dan banyak balok yang akan memberikan hasil logis yang benar.

Salah satu keunggulan utama komputer elektronik tradisional adalah saluran silikon dan kabel tembaga dapat digunakan untuk memandu dan mengontrol pergerakan elektron. Ini memungkinkan komputasi yang efisien dan andal.

Dalam komputasi optik, efek serupa dapat dicapai dengan menggunakan nanopartikel plasmonik. Partikel-partikel ini dapat memandu dan mengontrol pergerakan foton, memungkinkannya untuk berbelok dan melanjutkan jalurnya tanpa kehilangan daya atau konversi yang signifikan menjadi elektron. Ini memungkinkan untuk membuat perangkat komputasi optik yang ringkas dan efisien.

Sebagian besar chip optik mirip dengan chip komputer tradisional, dengan elektron yang digunakan untuk memproses dan mengubah informasi. Namun, interkoneksi, yang digunakan untuk bolak-balik informasi antara berbagai area chip, telah berubah secara signifikan.

Dalam komputasi optik, cahaya digunakan sebagai pengganti elektron untuk bolak-balik informasi. Ini karena cahaya dapat dengan mudah ditampung dan memiliki keuntungan lebih sedikit kehilangan informasi selama perjalanan. Ini sangat berguna dalam situasi di mana interkoneksi dapat memanas, yang dapat memperlambat pergerakan elektron. Dengan menggunakan cahaya untuk bolak-balik informasi, dimungkinkan untuk membuat perangkat komputasi optik yang lebih cepat dan lebih efisien.

Para peneliti berharap bahwa penggunaan cahaya untuk bolak-balik informasi dalam komputasi optik akan menghasilkan pengembangan komputer exascale. Komputer Exascale mampu melakukan miliaran kalkulasi setiap detik, yang 1000 kali lebih cepat daripada sistem tercepat saat ini. Dengan menggunakan cahaya untuk komunikasi, dimungkinkan untuk mencapai tingkat kecepatan pemrosesan ini, menghasilkan perangkat komputasi yang lebih bertenaga dan efisien.

Keuntungan dan kerugian dari komputasi optik

Keuntungan dari komputasi optik adalah:

• Kepadatan cepat, ukuran kecil, pemanasan sambungan minimal, kecepatan tinggi, penskalaan dinamis, dan kemampuan konfigurasi ulang ke jaringan/topologi yang lebih kecil/lebih besar, kemampuan komputasi paralel yang luas, dan aplikasi AI hanyalah beberapa manfaat utama komputer optik.
• Interkoneksi optik memiliki berbagai manfaat selain kecepatan. Mereka tidak rentan terhadap korsleting listrik dan kebal terhadap interferensi elektromagnetik.
• Mereka menyediakan transmisi low-loss dan banyak bandwidth, memungkinkan banyak saluran untuk berkomunikasi secara bersamaan.
• Pemrosesan data pada komponen optik lebih murah dan sederhana daripada pemrosesan data pada komponen elektronik.
• Foton tidak berinteraksi satu sama lain secepat elektron karena tidak bermuatan. Ini memberikan manfaat lebih lanjut karena fungsi dupleks penuh memungkinkan berkas cahaya untuk melewati satu sama lain.
• Dibandingkan dengan bahan magnetik, bahan optik lebih mudah diakses dan memiliki kepadatan penyimpanan yang lebih tinggi.

Kerugian dari komputasi optik adalah:

• Sulit untuk mengembangkan kristal fotonik.
• Karena interaksi beberapa sinyal, perhitungan adalah proses yang kompleks.
• Prototipe komputer optik saat ini berukuran cukup besar. 

Komputasi optik vs komputasi kuantum

Komputasi optik dan komputasi kuantum adalah dua teknologi berbeda yang berpotensi merevolusi cara berpikir kita tentang komputasi dan pemrosesan data.

Komputasi optik menggunakan cahaya untuk melakukan kalkulasi dan tugas pemrosesan data, sedangkan komputasi kuantum menggunakan prinsip mekanika kuantum untuk melakukan kalkulasi.

---

Komputer Qudit membuka kemungkinan tanpa batas dengan melampaui sistem biner

---

Salah satu perbedaan utama antara kedua teknologi ini adalah kecepatan di mana mereka dapat melakukan perhitungan. Komputasi optik mampu beroperasi pada kecepatan yang jauh lebih tinggi daripada komputasi elektronik tradisional dan juga lebih cepat daripada komputasi kuantum dalam beberapa kasus. Ini karena foton, partikel cahaya yang digunakan dalam komputasi optik, dapat dengan mudah dimanipulasi dan dikendalikan untuk melakukan berbagai tugas.

Di sisi lain, komputasi kuantum memiliki potensi untuk memecahkan masalah tertentu yang saat ini berada di luar kemampuan komputer tercanggih sekalipun. Ini karena sifat unik mekanika kuantum, yang memungkinkan terciptanya keadaan yang sangat kompleks dan terjerat yang dapat digunakan untuk melakukan perhitungan.

Secara keseluruhan, komputasi optik dan komputasi kuantum memiliki potensi untuk merevolusi bidang komputasi dan pemrosesan data. Meskipun memiliki kekuatan dan keterbatasan yang berbeda, kedua teknologi menawarkan kemungkinan baru yang menarik untuk memecahkan masalah kompleks dan memajukan pemahaman kita tentang dunia.

perusahaan komputasi optik

Jika Anda tertarik untuk mempelajari lebih lanjut, kami telah menyusun daftar lengkap perusahaan komputasi kuantum terbaik di luar sana!

Teknologi Kuantum Xanadu

bisnis teknologi Kanada Teknologi Kuantum Xanadu adalah pemasok utama perangkat keras komputasi kuantum fotonik.

Tujuan Xanadu, sebuah perusahaan yang didirikan pada tahun 2016 oleh CEO Christian Weedbrook, adalah menciptakan komputer kuantum yang dapat diakses dan bermanfaat bagi semua orang. Perusahaan telah mengadopsi strategi full-stack untuk mencapai tujuan ini dan, mengembangkan perangkat keras, perangkat lunak, dan terlibat dalam penelitian mutakhir dengan mitra terpilih.

Dengan bantuan perpustakaan aplikasi Strawberry Fields dan layanan Xanadu Quantum Cloud (XQC), bisnis dan akademisi kini dapat mulai menggunakan komputer kuantum fotonik Xanadu.

Melalui pembuatan PennyLane, sebuah proyek sumber terbuka yang telah berkembang menjadi perpustakaan perangkat lunak utama di antara para peneliti dan pengembang kuantum, bisnis ini juga mengembangkan bidang pembelajaran mesin kuantum (QML).

PsiQuantum

Tujuan dari PsiQuantum, sekelompok fisikawan kuantum, semikonduktor, sistem, dan insinyur perangkat lunak, arsitek sistem, dan lainnya akan menciptakan komputer kuantum berguna pertama dengan menggunakan pendekatan fotonik karena menurut mereka hal itu menawarkan manfaat teknis pada skala yang diperlukan untuk koreksi kesalahan. Mereka menarik perhatian media dengan berkonsentrasi pada komputer kuantum 1 juta qubit.

PsiQuantum didirikan pada tahun 2015 oleh Jeremy O'Brien, Terry Rudolph, Pete Shadbolt, dan Mark Thompson dan berkantor pusat di Silicon Valley, pusat inovasi teknologi.

Komputasi ORCA

Berdasarkan penelitian dari Grup Optik Kuantum Ultra-cepat dan Non-linier Profesor Ian Walmsley di Universitas Oxford, ORCA didirikan di London oleh para ilmuwan dan pebisnis yang terampil. Ian Walmsley, Josh Nunn, dan Kris Kaczmarek dalam kelompok tersebut menyadari bahwa memori kuantum "jangka pendek" dapat menyinkronkan aktivitas fotonik dan membuat komputasi kuantum benar-benar dapat diskalakan.

Dengan memanfaatkan memori kuantum ORCA untuk mengatasi masalah redundansi ini, ORCA membuka potensi fotonik kuantum tanpa kompromi yang parah dari metode yang bersaing.

ORCA didirikan pada tahun 2019 oleh Ian Walmsley, Richard Murray, Josh Nunn, dan Cristina Escoda dan berbasis di London.

Quandela

Sebuah perusahaan baru bernama Quandela didedikasikan untuk pembuatan perangkat fungsional untuk penelitian fotonik, komputer kuantum, dan informasi kuantum.

Ini menciptakan sumber cahaya kuantum solid-state yang khas. Generasi baru komputer kuantum berdasarkan manipulasi cahaya dikembangkan menggunakan sumber-sumber ini.

Pada 2017, Valerian Giesz, Pascale Senellart, dan Niccolo Somaschi mendirikan firma fotonik ini di Paris.

Sistem Tundra Global

Brian Antao didirikan Sistem Tundra Global di Cardiff, Wales, untuk membangun berbagai pengembangan dari berbagai sumber akademis, seperti University of Bristol, MIT, Pusat Teknologi Kuantum Inggris, dll., dalam solusi komputasi dalam rezim semua optik menggunakan fondasi dasar dari mekanika kuantum.

Tujuan akhir organisasi ini adalah menciptakan dan mendistribusikan solusi teknologi kuantum yang inovatif. Pembuatan library untuk Tundra Quantum Photonics Technology merupakan langkah awal dalam proses pengembangan. Ini adalah elemen dari strategi Sistem Tundra karena bekerja untuk membuat TundraProcessor, mikroprosesor fotonika kuantum yang berfungsi penuh. Sistem HPC komprehensif yang mengelilingi TundraProcessor dapat dibangun dengan bantuan perpustakaan ini, yang seharusnya juga mempermudah ekosistem sirkuit terpadu fotonik untuk berkembang.

Kesimpulan

Sebagai kesimpulan, kami melihat perkembangan menarik dalam penggunaan laser dan cahaya dalam komputasi. Karena teknologi optik terus berkembang, kita dapat berharap untuk melihatnya digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari pemrosesan paralel dan jaringan area penyimpanan hingga jaringan data optik dan perangkat penyimpanan biometrik.

Prosesor komputer saat ini mengandung detektor cahaya dan laser kecil yang memfasilitasi transmisi data melalui serat optik. Beberapa perusahaan bahkan mengembangkan prosesor optik yang menggunakan sakelar optik dan sinar laser untuk melakukan perhitungan. Intel, salah satu pendukung utama teknologi ini, menciptakan tautan fotonik silikon terintegrasi yang dapat mengirimkan 50 gigabyte per detik informasi tanpa gangguan.

---

Model neurokomputasi baru dapat memajukan penelitian kecerdasan buatan saraf

---

Komputer masa depan mungkin datang tanpa layar, dengan informasi disajikan melalui hologram di udara di atas keyboard. Teknologi ini dimungkinkan melalui kolaborasi para peneliti dan pakar industri. Selain itu, penggunaan praktis teknologi optik dalam bentuk jaringan optik diperkirakan akan terus meningkat setiap tahunnya.

Dengan potensi komputasi berkecepatan tinggi dan efisien, teknologi optik siap untuk merevolusi cara berpikir kita tentang komputasi dan pemrosesan data.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://dataconomy.com/2022/12/optical-computing-photonic/