Najlepsze rozwiązania są często najprostsze. Kiedy ktoś je nam prezentuje, łapiemy się za głowę i nie możemy wyjść z zakłopotania jak to możliwe że nikt nie wpadł na to wcześniej. Z taką sytuacją mamy do czynienia właśnie w przypadku opracowanej w Oxford University nieulotnej pamięci optycznej – kroku milowego w kierunku optycznych komputerów.

Komputery optyczne przez wielu uważane są za przyszłość elektroniki. Po pierwsze, światło o tej samej mocy może zawędrować znacznie dalej niż prąd elektryczny, a po drugie, robi to znacznie, znacznie, znacznie szybciej (tak, z prędkością światła…). Jednak o ile mieliśmy już działające prototypy świetlnych układów logicznych czy pamięci ulotnych, to nikomu się nie udało zbudować optycznej pamięci nieulotnej – czyli w pełni fotonowy komputer, bo po odłączeniu z gniazdka, traciłby całą zawartość pamięci.

Nikomu nie udała się ta sztuka, aż do teraz. Badacze postanowili użyć jako pamięci stopu, który pod wpływem światła, w zależności od jego mocy, zmienia swój stan na krystaliczny lub amorficzny, które różnią się od siebie przepuszczalnością dla światła. Dzięki temu, sterując mocą źródła światła możemy zapisywać zera i jedynki. Odczyt jest równie prosty – używamy po prostu znacznie słabszego błysku i patrzymy ile światła przeleciało na drugą stronę.

Konstrukcja urządzenia jest prosta jak budowa cepa: wrażliwy na światło stop umieszczony jest na pełniącym funkcję falowodu azotku krzemu. Jednak to nie prostota rozwiązania szokuje najbardziej, a użyty stop. Jest nim mieszanina germanu, antymonu i telluru (Ge2Sb2Te5), używany wcześniej jako warstwa odblaskowa płyt CD-RW. Jak twierdzą uczeni, materiał ten, zamknięty wewnątrz układu scalonego, powinien zachować zapisaną informację przez dziesiątki lat.

Jednak samo „udało się, to działa” może się niektórym wydawać trochę skromną informacją. Przejdźmy więc do cech prototypu. Pamięć może być zapisywana z częstotliwością sięgającą nawet 1GHz. Byłaby to wartość taka sobie, gdybyśmy opisywali pamięć ulotną – jednak w świecie pamięci nieulotnych (dyski twarde, karty pamięci, etc.) jest to ogromne osiągnięcie. Co więcej, jeden falowód może służyć do odczytu lub zapisu tysięcy komórek pamięci jednocześnie. Wystarczy użyć dla każdej z nich światła o nieco innej długości. W ten sam sposób przesyła się już dzisiaj tysiące sygnałów za pomocą jednego światłowodu.

Dodatkowo, choć na razie brakuje nam informacji na temat potencjalnej gęstości zapisu, to wiemy już, że nic nie stoi na przeszkodzie, żeby w jednej komórce pamięci zapisać więcej niż jeden bit danych. W prototypie udało się zapisać i odczytać 8 różnych stanów od całkowicie krystalicznego do całkowicie amorficznego, co daje nam gęstość zapisu 3 bitów na komórkę pamięci.

Spróbujmy teraz, w przybliżeniu, policzyć jaką przepustowość łącza można osiągnąć za pomocą JEDNEJ linii sygnałowej pomiędzy procesorem a dyskiem twardym. (Przyznaje się przy tym bez bicia, że traktuję tutaj wszystkie zapowiedzi twórców jako możliwe do jednoczesnego zrealizowania w realnym świecie.) Około tysiąca odczytanych komórek jednocześnie, częstotliwość około 1GHz, 3 bity na komórkę, to daje jakieś… 3Tb/s, czyli 375GB/s. Dla porównania, łącze SATA III którego większość komputerów używa do podłączenia dysku twardego jest około 500 razy wolniejsze.

[źródło i grafika: sciencealert.com]

Spodobał Ci się ten artykuł? Podaj dalej!