Perkembangan pesat kecerdasan buatan (AI) generatif dan model AI skala besar telah meningkatkan daya komputasi pusat data dan server. Semikonduktor tradisional kesulitan untuk mengimbangi karena mengkonsumsi energi dalam jumlah besar dan memiliki keterbatasan dalam kecepatan transmisi data.
Tantangan-tantangan ini telah meningkatkan minat pada komputasi optik, sebuah bidang yang menggunakan cahaya alih-alih sinyal listrik untuk memproses informasi. Sistem optik memiliki potensi untuk mengirimkan data dengan kecepatan sangat tinggi sambil mengonsumsi energi yang lebih sedikit.
Namun, cahaya juga menghadirkan tantangan besar. Karena cahaya bergerak dengan kecepatan tetap di alam, sangat sulit untuk memperlambat sinyal optik atau menahannya sementara di posisi tertentu.
Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti merancang sirkuit optik yang dapat diprogram yang mampu mengontrol kecepatan dan bentuk sinyal optik.
Mengapa sinyal perlu menunggu?
Di pusat data, jaringan komunikasi optik, dan sistem komputasi masa depan, transmisi sinyal yang cepat hanyalah sebagian dari tantangan.
Sistem tersebut juga harus memastikan bahwa sinyal yang berbeda tiba pada waktu yang tepat. Inilah mengapa kita melihat jalur yang berkelok-kelok pada rangkaian elektronik rumah tangga.
Tujuannya adalah untuk memastikan kabel tembaga penghubung ini memiliki panjang yang dapat diterima dan sebanding sehingga sinyal yang masuk tidak terlalu terdistorsi. Namun, itu untuk perangkat transmisi elektronik; transmisi fotonik jauh lebih sulit.
Mungkin Anda juga suka
Memperlambat sinyal cahaya bukanlah hal yang terlalu sulit, tetapi metode yang ada menciptakan efek pengereman tetap. Salah satu metode untuk menciptakan penundaan ini bergantung pada fenomena transparansi resonansi kopling (CRIT), yang memanfaatkan interferensi antara beberapa resonator optik.
Teknologi CRT (Cellular Resistor) memungkinkan cahaya dalam rentang frekuensi tertentu untuk melewati perangkat sekaligus mengurangi kecepatan transmisi sinyal optik. CRT menangkap dan mengedarkan cahaya pada frekuensi tertentu untuk periode singkat pada chip silikon.
Namun, perangkat CRIT tradisional biasanya memiliki karakteristik pengoperasian yang tetap tidak berubah setelah diproduksi.
Desain ini memungkinkan kontrol pencahayaan yang dapat diprogram.
Tim peneliti mengembangkan strategi yang berbeda dengan memperlakukan dua keadaan optik dalam sistem CRIT, yang dikenal sebagai mode terang dan mode gelap, sebagai derajat kebebasan yang terpadu. Para peneliti juga menambahkan dua kopler cincin yang dapat dikontrol.
Perubahan-perubahan ini telah menciptakan prinsip desain baru untuk sirkuit terpadu fotonik yang dapat diprogram.
Dengan menggunakan struktur CRIT yang inovatif, para peneliti menunjukkan bahwa pergerakan cahaya dapat ditunda dan dikendalikan sesuai permintaan. Mereka juga menunjukkan bahwa interferensi antara mode terang dan gelap dapat ditangani sebagai parameter desain terintegrasi tunggal.
Studi ini memperkenalkan platform fotonik yang dapat diprogram dan mampu mengontrol baik sifat temporal maupun frekuensi sinyal cahaya secara real-time.
Desain ini dapat mengatasi keterbatasan perangkat penunda optik konvensional, yang biasanya hanya melakukan fungsi tetap termasuk sinkronisasi sinyal, jalur penundaan yang dapat disesuaikan, penyangga optik, dan konversi frekuensi.
Para peneliti percaya bahwa metode ini dapat diterapkan pada berbagai macam sirkuit optik berbasis resonator, yang berpotensi meletakkan dasar bagi teknologi pemrosesan sinyal optik yang lebih fleksibel.
Jika teknologi ini dikomersialkan, sebuah chip optik yang dapat diprogram tunggal dapat melakukan banyak tugas, termasuk mengontrol kecepatan sinyal dan beralih antara berbagai fungsi.
Fleksibilitas ini dapat membantu pusat data dan server AI memproses informasi dengan lebih efisien sekaligus mengurangi konsumsi energi.
Dalam jangka panjang, teknologi ini dapat mendukung industri yang bergantung pada pemrosesan informasi yang sangat cepat, termasuk kendaraan otonom, komunikasi generasi berikutnya, dan teknologi kuantum.
Sumber:
