Sisäistä laskentaa optisessa muistissa

Ensimmäistä kertaa kansainvälinen tutkijajoukko on kehittänyt uuden menetelmän fotonisen muistin sisäiseen laskentaan, joka voisi tehdä optisesta laskennasta todellisuutta lähitulevaisuudessa.

Tätä tutkimusta on koordinoinut Pittsburghin professori Nathan Youngblood yhdessä Iltalian Gagliarin yliopiston Paulo Pintuksen ja Tokion tiedeinstituutin Yuya Shojin kanssa

Tähän asti tutkijat ovat vain rajallisesti kehittäneet fotonista muistia tekoälyn käsittelyä varten – he ovat saaneet yhden tärkeän ominaisuuden, kuten nopeuden, uhraten samalla toisen, kuten energian käytön.

Artikkelissaan kansainvälinen tiimi esittelee nyt ainutlaatuista ratkaisua, joka käsittelee optisen muistin nykyisiä rajoituksia, jotka eivät ole vielä yhdistäneet haihtumattomuutta, monibittistä tallennusta, suurta kytkentänopeutta, alhaista kytkentäenergiaa ja suurta kestävyyttä samassa alustassa.

”Näiden muistisolujen kehittämiseen käyttämämme materiaalit ovat olleet saatavilla vuosikymmeniä. Niitä on kuitenkin käytetty ensisijaisesti staattisissa optisissa sovelluksissa, kuten siruissa olevissa isolaattoreissa, eikä korkean suorituskyvyn fotonimuistin alustana", Youngblood selitti.

"Tämä löytö on keskeinen mahdollistava teknologia kohti nopeampaa, tehokkaampaa ja skaalautuvampaa optista laskenta-arkkitehtuuria, joka voidaan ohjelmoida suoraan CMOS-piirillä.

"Lisäksi teknologiamme osoitti kolme suuruusluokkaa parempaa kestävyyttä kuin muut haihtumattomat lähestymistavat 2,4 miljardilla kytkentäjaksolla ja nanosekuntien nopeuksilla", toteaa Youngblood.

Kirjoittajat ehdottavat resonanssiin perustuvaa fotonista arkkitehtuuria, joka hyödyntää ei-vastavuoroista vaihesiirtoa magneto-optisissa materiaaleissa fotonisen muistin sisäisen laskennan toteuttamiseksi.

Tyypillinen lähestymistapa fotoniseen käsittelyyn on kertoa nopeasti muuttuva optinen syöttövektori kiinteiden optisten painojen matriisilla. Näiden painojen koodaus sirulle perinteisillä menetelmillä ja materiaaleilla on kuitenkin osoittautunut haastavaksi.

Käyttämällä magneto-optisia muistisoluja, jotka koostuvat heterogeenisesti integroidusta ceriumsubstituoidusta yttrium-rautagranaatista (Ce:YIG) piimikrorengasresonaattoreissa, solut saavat valon etenemään vastasuuntaisesti.

Professori Pintus selventää: ”Soveltamalla magneettikenttää muistikennoihin voimme säätää valon nopeutta eri tavalla riippuen siitä, kulkeeko valo myötä- vai vastapäivään rengasresonaattorin ympärillä. Tämä tarjoaa ylimääräisen hallinnan, joka ei ole mahdollista tavanomaisissa ei-magneettisissa materiaaleissa."

Tiimi pyrkii nyt skaalaamaan saavutustaan yhdestä muistisolusta suuremman mittakaavan muistiryhmäksi ja he uskovat, että uudet valmistustekniikat, joissa käytetään muita materiaaleja kuin Ce:YIG ja tarkempi pinnoitus, voivat edelleen edistää ei-vuorottelevan optisen laskennan potentiaalia.

Aiheesta aiemmin:

Magneto-optista materiaalia pii-integrointiin

Valoa magneetin sisään

Sähköis-optista tietotekniikkaa