شرح خبر

باریکه‌شکنِ متراکم و بسیار کوچک – که کوچکترین نوع در جهان محسوب می‌شود – توسط محققان آمریکایی طراحی و ساخته شد. اعضایِ تیمِ تحقیق با استفاده از الگوریتم توسعه یافته‌ی جدید، موفق به ساختِ کوچکترین باریکه‌شکنِ قطبشیِ یکپارچه‌ای شدند که تا به امروز در جهان ساخته شده است. چنین وسیله‌ای به کامپیوتر‌ها و موبایل‌های نسل جدید این امکان را می‌دهد که عملکردی میلیون برابرِ سریعتر از ماشین‌های امروزی داشته باشند.

باریکه‌شکن‌ها پرتوی نور را به دو بخشِ مجزا )از نظر اطلاعات( تقسیم می‌کنند. کاری که این وسیله انجام می‌دهد برای توسعه‌ی عملکردِ تراشه‌های سیلیکونی فوتونیک لازم و ضروری است. این تراشه‌ها برای محاسبه و رفت و برگشتِ داده‌ها، به جای الکترون‌ها، از پرتوی نور استفاده می‌کنند. راجش منون، مهندس برق و کامپیوتر دانشگاه یوتا می‌گوید : "نور، سریعترین موجودِ ممکن برای ارسال اطلاعات است." او همچنین می‌افزاید : "اما این اطلاعات هنگامی که به کامپیوتر می‌رسند باید به الکترون‌ها تبدیل شوند. در جریانِ این تبدیل سرعت کاهش پیدا می‌کند. بنابراین هدف از بالا بردن سرعت، انجام همه‌ی کار‌ها توسط نور است."

هزار تویِ نوری

فوتونیک‌های سیلیکونی قادر هستند توان و سرعت ماشین‌هایی مانند ابر کامپیوتر‌ها و سرور‌های مرکز داده را بصورت قابل توجهی افزایش دهند. تئوری نشان می‌دهد، وسایلی که در آن‌ها از این تراشه‌ها استفاده شده، نه تنها سریعتر عمل می‌کنند، بلکه همچنین توانِ بسیار کمتری را مصرف می‌نمایند. باریکه شکنِ جدید با ابعاد µm2 2/4 X 2/4  تقریبا 50 برابر از تمامی باریکه شکن‌هایی که تا به امروز تولید شده، کوچکتر است. شکلِ ظاهریِ این باریکه شکن، غیر معمول و مانند هزار تو است. منون می‌گوید : " اکثر باریکه شکن‌های قطبشی امروزی مانند باریکه شکن اخیر نیستند." او می‌افزاید : "ما می‌خواهیم که ابزار‌هایمان قابلیت ساخت توسط تکنیک‌های موجود و همچنین بیشترین کارایی را داشته باشند."

برای انجام این کار منون و اعضای تیمش، الگوریتمی را ایجاد کردند که اشکال مختلف هندسی را  برای پیدا کردن کوچکترین و کارآمدترین طرح می‌آزمود. منون از این فرآیند بعنوان جستجوی "هوشمند" یاد می‌کند. او معتقد است " این "هوشمندی" اهمیت زیادی دارد زیراکه احتمالات بسیاری برای آزمون وجود دارد و آزمون همه‌ی این احتمالات زمان زیادی را صرف خواهد کرد." اعضای تیم معتقدند، هنگامی که در مرحله‌ی طراحی تکنیک‌هایِ ساختِ موجود در نظر گرفته شوند، قادر به تولیدِ باریکه‌شکن در مقیاس صنعتی و با صرف هزینه‌ی نسبتا اندکی، برابر با ترانزیستور‌های الکترونیکی هستیم.

کتابخانه‌ی تکنولوژی

منون اضافه کرد که هنوز پیشرفت های فن آوری زیادی لازم است تا بتوانیم محاسبات را کاملا بصورت فوتونیکی (استفاده از فوتون های نوری به جای اکترون ها برای انتقال اطلاعات) انجام دهیم. منون می گوید : "برای آنکه وسیله ای که ما ساخته ایم بتواند بطور کامل مورد استفاده قرار گیرد، مجموعه ی کاملی از وسایل مکمل نیاز است. و لازم است که تمامی این ابزارهای تکمیلی نیز کاملا مینیاتوری و کارآمد باشند. هر کدام از این ابزارها عملکرد های متفاوتی خواهند داشت مانند خم کردن مسیر نور، شکافتن پرتو نور، مدولاسیون نور و ... ." او همچنین می گوید : "هنگامیکه چنین مجموعه ای در اختیار طراحان قرار داشته باشد، قادر خواهند بود که این ابزارها را در کنار هم قرار داده و مدارهای کاربردی بسازند. بدین ترتیب می توان نتایج جالب و دور از انتظاری را بدست آورد."

آندره آلو، محققی در دانشگاه آستین در ایالت تگزاس، که در این پژوهش مشارکتی نداشته، معتقد است الگوریتمی که اعضای تیم طراحی کرده اند، می تواند کاربردهای دیگری نیز داشته باشد. سال گذشته، آلو و همکارانش، ایده ی طراحیِ مواد ساختگی با قابلیت اجرای عملگرهای ریاضی (مانند انتشار نور) را مطرح کردند. آلو می گوید : "من معتقدم ایده ای که منون و همکارانش از آن حمایت می کنند تنها به کنترل قطبش نور محدود نمی شود." او به مجله ی دنیای فیزیک (physicsworld) می گوید، این می تواند یک برنامه ی موفقیت آمیز برای اجرای عملگرهای ریاضی دلخواه بر روی تراشه های سازگار با CMOS (طیف وسیعی از نیمرساناهای مورد استفاده) باشد.

زونگفو یو، مهندس کامپوتر و برق از دانشگاه ویسکانزین- مدیسون، که او نیز در این پژوهش شرکت نکرده، طراحیِ این باریکه شکن را پیشرفت قابل ملاحظه ای در سیلیکون فوتونیک ها می داند. او همچنین اضافه کرد، نتایج این بررسی برای اولین بار نشان می دهد که "بهینه سازیِ محاسبات می تواند برای ساخت و تولید ابزارهای بسیار کوچک و فشرده مورد استفاده قرار گیرد. چنین کاری مسلما ورای درک و شهودِ مجرب ترین طراحان ابزار است."



نمای باریکه شکنِ تراشه‌ی فوتونیک سیلیکونیِ جدید از بالا – اندازه‌ی این باریکه‌شکن برابر با یک پنجاهمِ ضخامت موی انسان است (دان دیکسون از دانشکده مهندسی دانشگاه یوتا)


منبع :

http://physicsworld.com/cws/article/news/2015/may/25/new-maze-like-beamsplitter-is-worlds-smallest





نویسنده خبر: هلیا هوشمند
کد خبر :‌ 1764

آمار بازدید: ۶۱
همرسانی این خبر را با دوستان‌تان به اشتراک بگذارید:
«استفاده از اخبار انجمن فیزیک ایران و انتشار آنها، به شرط
ارجاع دقیق و مناسب به خبرنامه‌ی انجمن بلا مانع است.»‌


صفحه انجمن فیزیک ایران را دنبال کنید




حامیان انجمن فیزیک ایران   (به حامیان انجمن بپیوندید)
  • پژوهشگاه دانش‌های بنیادی
  • مرکز فناوری‌های کوانتومی ایران
  • دانشگاه صنعتی شریف

کلیه حقوق مربوط به محتویات این سایت محفوظ و متعلق به انجمن فیریک ایران می‌باشد.
Server: Iran (45.82.138.40)

www.irandg.com