Was ist optisches Rechnen?
Optisches Rechnen ist eine Computertechnologie im Forschungs- und Theoriestadium. Die Idee wäre, einen Computer zu bauen, der sich beim Rechnen vollständig auf Licht (Photonen) anstatt auf Elektrizität (Elektronen) stützt. Die Attraktivität optischer Computer ist begrenzt, da sie bei kurzen Entfernungen mehr Leistung benötigen als elektronische Computer, um die gleiche Berechnung durchzuführen. Dennoch kann das optische Rechnen den Bau von Computern ermöglichen, die unter Verwendung von Elektronik physikalisch unmöglich sind. Optisches Rechnen steckt noch in den Anfängen - nur wenige Prototypen wurden derzeit im Labor gebaut.
Ein optischer Computer verwendet hauptsächlich Laser, um Signale zu senden. Leider können Laser nicht auf sinnvolle Weise direkt miteinander interagieren, weshalb für die Durchführung von Berechnungen ein Vermittler in Form von Materie erforderlich ist. Versuche, "optische Transistoren" herzustellen, neigten dazu, sich um Materialien zu drehen, die als Reaktion auf die Intensität des einfallenden Lichts selektiv Licht emittieren. Das Zusammenfügen dieser Komponenten zu einem riesigen Netz kann den Aufbau eines optischen Computers ermöglichen.
Bisher wurde die Optik für die Datenübertragung über große Entfernungen wie bei Lichtwellenleitern begeistert eingesetzt. Auf kurzen Entfernungen - und dies ist einer der Hauptnachteile des optischen Rechnens - erfordert der Energieverlust, den das Licht erleidet, mehr Energie, um ein Signal zu senden, als wenn Elektronen verwendet werden, um dasselbe Signal über dieselbe Entfernung zu senden. Über große Entfernungen gewinnt das Licht, aber ein Teil des Vorteils von Computern besteht darin, dass sie klein sein sollen, und die Entfernungen, über die das Licht besser ist (10 Fuß / 3 m oder mehr), sind im Vergleich zum Rechenstandard ziemlich groß . Es ist jedoch denkbar, dass optische Kanäle in großen Supercomputern verwendet werden könnten, um Daten effizienter als in der Elektronik zu senden.
Theoretisch könnte das optische Rechnen Computer zehntausende Male schneller produzieren als die heutigen Computer, da sich Licht so viel schneller als elektrischer Strom ausbreiten kann. In der Praxis hat jedoch die Notwendigkeit, große Lichtstrahlen zu verwenden, um einen Signalverlust zu vermeiden, diese Möglichkeit ausgeschlossen. In jüngerer Zeit haben Forscher der Harvard University jedoch einen Weg gefunden, ein Register mit nur einem Photon umzudrehen, ein Meilenstein, der den Weg für ein effizientes optisches Rechnen ebnen könnte. Die Forscher nutzten Plasmonen, winzige Oberflächenstörungen in einem Medium, die durch Beschuss mit Photonen erzeugt werden können.
Optisches Computing ist wie Quantencomputing eine dieser Wild-Card-Technologien - es ist einer von Dutzenden Ansätzen, die entwickelt werden, um mit konventionellem elektronischem Computing an physikalische Grenzen zu stoßen, aber es bleibt abzuwarten, ob es Bestand hat Obst auf längere Sicht. Wenn Sie nicht selbst an der Technologie arbeiten, können wir jetzt nur noch abwarten und zuschauen.