Zou een chip niet veel sneller werken als in de plaats van stroom, LICHT gebruikt zou worden in de schakeling?

Antwoord

Beste Karel,

Chips op basis van licht is iets dat heel actief door wetenschappers wordt bestudeerd. Het is een onderwerp dat deel uitmaakt van de fotonica, de wetenschap en technologie van licht.

Je vraag behandelt eigenlijk twee dingen: snelheid van de chip en warmteontwikkeling.

1) "Snelheid". Fotonische systemen werken met behulp van infrarood of zichtbaar licht. De frequentie van licht is véél hoger dan de frequentie van elektrische signalen. Daarom kan je in principe veel meer informatie per seconde verwerken met een fotonische component. Dat noemen we eigenlijk "capaciteit". De snelheid van de signalen is hetzelfde voor elektrische of optische signalen, namelijk de lichtsnelheid.

Het voorbeeld bij uitstek zijn optische vezels, waarover we terabytes per seconde aan gegevens kunnen doorsturen. Optische vezelnetwerken zijn dan ook de ruggengraat van het internet. Over een koperkabel daarentegen kan je maar enkele honderden megabytes tot enkele gigabytes per seconde versturen.

Maar het manipuleren van optische signalen is veel moeilijker gebleken. Een van de problemen is dat fotonische geïntegreerde schakelingen veel groter zijn dan elektrische IC's. Fotonische chips worden reeds gebruikt in toepassingen in communicatienetwerken, maar als processor in je computer zijn ze nog ver weg.

2) En dat brengt ons dan direct bij de warmtegeneratie. Licht wordt geabsorbeerd in materialen en dat zorgt ook voor opwarming. Die warmteproductie is dikwijls vrij groot door het feit dat het moeilijk is om optische componenten kleiner te maken dan ongeveer 1 golflengte (1 micrometer). Een mogelijke oplossing is om gebruik te maken van zogenaamde metamaterialen; dat zijn artificiële materialen die uit heel kleine elektrische circuits bestaan en met die materialen is verregaande miniaturisatie in principe wel mogelijk. Dat kan een oplossing zijn.

Met vriendelijke groeten,

Philippe Tassin
Natuurkundige, Iowa State University