Işık Tabanlı Bilgisayarlar 20 Kat Daha Hızlı

İlk kişisel bilgisayarların 1970’li yıllarda IBM tarafından üretilmesinden bu yana bilgisayarlar gerek işlemci gerekse hafıza gibi özellikleri konusunda oldukça gelişim gösterdi. Bu haberimizde ise şu an kullandığımız bilgisayarlardan 20 kat daha hızlı çalışacak olan Işık Tabanlı Bilgisayarları inceleyeceğiz.

A- A+

04.03.2017 tarihli yazı 10954 kez okunmuştur.

Bilgisayar İşlemci IBM Transistör Moore Yasası

Günümüzde bilgisayarların hızları saniyede ne kadar işlem yapabildikleriyle ölçülmektedir. Bu işlem kapasitelerinin miktarlarına göre ise bilgisayarlar sınıflandırılmaktadır. Kişisel bilgisayarlar, ana bilgisayarlar, süper bilgisayarlar gibi isimlerle adlandırılmaktadır.

Tabii ki bu bilgisayarların hızını belirleyen faktörlerden biri de içerdikleri transistörlerin ne derecede küçük yapıda olabildikleri ve yeterli düzeyde işlem yapıp yapamadıklarıdır. Bilindiği üzere ilk icat edilen transistörler oldukça büyük yapıdaydı. Fakat transistörlerinde boyutlarının küçülmesi ile birlikte bilgisayarların oda boyutlarından bir insanın kullanabileceği boyutlara getirilmesini sağladı.

►İlginizi Çekebilir: Optoelektronik | 1. Bölüm

Özellikle, Intel ortak kurucusu Gordon Moore tarafından ifade edildiği üzere Moore Yasası "Bir çipte bulunan transistörlerin sayısı yaklaşık 2 yılda iki katına çıkacak" şeklindedir. Transistörler, küçük elektrik anahtarları, düşünebildiğimiz tüm elektronik cihazları çalıştıran temel birimdir. Küçüldükçe, daha da hızlılaşıyor ve çalışmak için daha az elektrik tüketiyorlar. Bilim dünyasında transistörleri ne kadar küçültebiliriz sorusu hala sorulmakta ve üzerine çalışmalar devam etmektedir. Yalnızca ABD'de yıllık 200 milyar doların üzerinde gelir sağlayan bir endüstridir.

Şu anda Intel gibi şirketler transistörleri 14 nanometre boyutunda üretiyorlar. DNA moleküllerinden sadece 14 kat daha geniştir. Bu bile transistör teknolojisinde ne kadar aşama kaydedildiğini göstermektedir. Gezegenimizdeki en zengin ikinci madde olan silisyumdan yapılmışlardır. Üretilen transistör oldukça küçük boyuttadırlar , bu nedenle onları daha da küçültme imkânı kendiliğinden azalmaktadır. Bir transistörün oluşturabileceği sınırın çok yakınına yaklaşmaktayız.

►İlginizi Çekebilir: LED'in Hikayesi

Günümüzde transistörler, bir yerden bir başka yere taşınan elektronları, iletişim kurmak için elektrik sinyalleri kullanmaktadır. Bu yeni çalışmada ise elektrik sinyalleri yerine fotonlardan oluşan bir ışık koyularak hızın artırılması hedeflenmektedir.

Bir transistör üç parçaya sahiptir ve bu üç parçayı bir kameranın parçaları olarak düşünürsek, ilk parçada bilgi transistörün kaynağına benzer şekilde objektife gelir. Ardından görüntü sensöründen fotoğraf makinesinden kablolara bir kanal üzerinden gider. Son olarak da bilgi kameranın hafıza kartında depolanmak için son parçaya gelir. Bu son kısım transistörde “drain” olarak adlandırılır.

Ortamı ışığın kullanabileceği ortam olabilmesi için elektronlar yerine fotonları hareket ettirmeliyiz. Elektronlar ve fotonlar gibi atom altı parçacıklar dalgalar şeklinde ve tek bir doğrultuda hareket ederler. Silikonda, fotonlar için en verimli dalga boyu 1.3 mikrometredir. İnsan saçı ise yaklaşık olarak 100 mikrometredir.

Fakat silisyumdaki elektronlar daha küçüktür. Bu elektronlar fotonlardan 50-1000 kat daha kısa dalga boylarına sahiptir. Bu, fotonları idare eden ekipmanın bugünkü elektron taşıma cihazlarımızdan daha büyük olması gerektiği anlamına gelir. Dolayısıyla, daha küçük olanlardan daha büyük transistörler inşa etmeye zorlayacakmış gibi görünüyor olabilir.

Bununla birlikte, iki nedenden ötürü, mikroçipleri aynı boyutta tutabilir ve daha fazla işlem gücü verebiliriz. Birinci neden, fotonik bir çipin sadece birkaç ışık kaynağına ihtiyacı duymasıdır. Bu da fotonları üretir ve bu fotonlar çok küçük mercekler ve aynalarla çip çevresinde yönlendirilebilir. İkincisi ise, ışık elektronlardan daha hızlıdır. Ortalama olarak, fotonlar, çipteki elektronlardan yaklaşık 20 kat hızlı şekilde dolaşabilirler.

Bu, bilgisayarların 20 kat daha hızlı, mevcut teknolojiyle ulaşmak için yaklaşık 15 yıl sürecek bir hız artışı anlamına geliyor. Bilim adamları son yıllarda fotonik yongalara doğru ilerleme gösterdiler. Bu noktadaki zorluk, yeni ışık temelli çiplerin tüm mevcut elektronik çiplerle çalışabileceğinden emin olmaktır. Bunu nasıl yapacağımızı bulabilirsek önemli performans artışı yakalamış olacağız

Kaynak:

►sciencealert.com