CHIP Online - Arşiv: Ocak 2000 DOWNLOAD Optik Bilgisayarlar

meraklısına Optik Bilgisayarlar Işık Hızında PC Optik bilgisayarlara karşı on yıldır süratle gelişmekte olan Chip'ler bite yavaş katıyor. Foton depolayıcılar ve ışık iletkenleri yeni teknolojiyi yaklaştırıyor. H R / Butlu Aydojjga şudmffiıhiptomir Bavycra'mn başkentindeki Ccater tor Nano-Scİcncc K'cKS) Cni-versitesi'ndc Adlim Wİxfortlı ve rakımının yapığı her ııc kadar hayal Ürünü gibi görünse di: aslında değil. Schilda halkı belediye sarayını yaparken pencereleri unuttuğu için, ışığı ileriye kovalarla Özetle... • Optik bilgisayarların çalışma prensipten ve ışığın hissedilmesi • Işığı itelen foton kristalleri ve ışık. dalgaları ıçm yen iletkenleri • Elktrik yorine ışıklan faydalanmanın farktan ve avantajian ??~İ MTH-J raşımak zorunda kalmışlardı. Kııgüne kadar İmkansız gibi görünen ışığı uıtnıa teorisi Münih'te gerdeğe dönüştü. Araştırmacılar ışıjjı tutup bîr süreliğine depola- mayı ve isledikleri /aman serbest bırakmayı başardılar. Münih'te optiğin sınırları genişletildi Münih'te bilim.idamlarının vapttgv bu deney ile sadece optiğin sınırlan asılmadı; aynı zamanda optik bilgisayar yolunda da büyük adımlar atılmış oldu ftirkaç on yıldır cntörmatikçiler bilgisayarları elektron yerine ışığın yardımı ile çalıştırma hayalleri kuruyorlar. Klcktronlann meral tellere ihrıyacı varken ve kısıtlı hareket yeteneklerine sahipken ışığın oldukça la/la avantajı var: 1. Kapasite çok büyük} Bir la/er ısıip bir saniye içinde Rriıannica Ansiklopedi si'ni taşıyabilir. 2. lîir ışık demeti bir diğeri ile birbiri ni hiç rahatsı/, etmeden kesişebilir. İlel kcjı yollarda bu imkansız. 3. Itır îş-ık iletkeni içerisinde çeşitli dalga boylarında ışıklar taşınabilir. Bu yünden optik bilgisayarlar iyi paralel işlemciler olarak çalışabilirler. Bilİmadaınları bunu bilgisayarın geleceği olarak görüyor. 4. Ve en önemlisi: Optik bilgisayarlar Omk 2000 ¦¦ Optik Bilgisayarlar meraklısına çok hızlı, l'iziiac ışıktan daha bııdısı yok. (300.000 km/s) Teori olarak çok güzel görünse de. henüz ı.-.rı olarak gerçekleşebilecek İhıramda değil. Her ne kadar oprik bilgisayarların birçok parçası geliştirilmiş de olsa... Laboratuvarlarda bilmıadamlan bit Vjik demerini parçalarına ayıranıİdiler. Bugüne kadar bilgisayarların temci par-çası olan transistorun bile optik karjılığı yapıldı; ancak yine de birçok eksik sû/ konusu. Bir la/.er ısığmn: Vttksçk İŞama kapaşjr tcsînİ kullanabilmek :çin gerekli olan canı kablol.ırnı ürerimi bir problem örneğin. Ayrıca optik bilgisayariarm da içerlerinde güvenle bilgilerin s,ık Una bileceği depolama araçlarına ilıüyaçlan var. Schilda halkı bu amaçla kovalan kullam yordu; ı>ık parçacıklarını yani rbron'la-rı tutmak ve gerektiğinde kullanmak İçin. Bugüne kadar optik sinyaller ya içinde seyalıat enikleri u/un bir cam bbioıçin-de saklamıyordu ya da elektriksel .sinyalle re çevrilerek depolanabiliyordu. Her iki dunun da dayanıksız, pahalı ve ycıcrı ka dar esnek değil. Güçlü bir oprik bilgisa-yar için yeterli olduğu söylenemez. \Vi\j'ortlı takınınım geliştirdiği ışık de poşu ise çok küçük. Sadece mikroskop aracılığıyla görülebiliyor. 1000 kere büyüten bir elektron mikroskobun un merceği altında tarak şeklinde gOrülen ve bir sineğin bacaklarından çok az daha büyük olan şekiller birkaç milimetrelik yanİlel ken birCbip üzerine yerleşimlini;. Arka smda çok basit ve rafine bir düşünce ya-uvor. Achim Wi\îoıtk ''Kendi kendimi zc nasıl oldu da daha onte .ıkıl edemedik diye sormadan edemiyoruz." diyor Biİimadamlan fizikte uzun romandır bilinen bir olayı ki;!kınıyorlar aslında. Olayın temeli ışığın bîry.ırıilctkcn üzerine düşmesi, Bilindiği gibi ışık foton adı verilen küçük parçacıklardan oluşuyor, Bu parçacıklara toton adı veriliyor. Madde üzerine düsen her elektron kristal ya pıdan bir ader clekrron .söküyor. Negatif yüklü elektron yerini terk ediyor ve ora dd po/iıif yüklü bir "delik" oluşuyor. Sa niyenin milyarda biri fjianosaniye) kadar bir süre sonra elektron deliğe geri düşü yor. Bu oi.iv sırasında enerji açığa çilüTOf vc bu enerjinin şekli de yine ışık uluyor. Bir foton saçılıyor ve bu olaya da fizikçiler 'saçılma' adını veriyorlar. Saçılmanın olduğu süre foton depolayın için yeterli değiî. Wi\lbrih \-c takı minin amaç: ise elektronlar- deliklerden daha uzun süre uzakta tutacak bir tneka nisuna bulmafcıı. Kğcr belirlenebilen bir süre boyunca elektronları uzak tutabilir lerse sonuç aranan ışık deposu olacaktı, Mikroskobik tencerede yük saklanıyor Wix/brrh " Bu amaçla bir Kuanra tenceresi geliştirdik.'' diyor. Yarıiletkenin yüzeyindeki metal iletkenler dalga şeklinde i>- elektriksel alan okısturuuırlar. Cİalvum-Arscnıd yan iletken üzerindeki İletken yolların araşma düşen ışık elek: romı yerinden söküyor. Dışarıdan uygulanan elektrik alanı elektron ve deliklerin Mini olarak birbirlerinden ayrılmalarına .sebep oluyor, derilim sona erince clckt- Sinek gömüyle bCyüklük karşılaştırması: Optik b Igisayarların yapıtaşları çok küçük. roıı ve delikler de bîrbirler.nm üzerine kapanıyor. Bıı esnada çok kısa vc çok parlak bir ışık Chip'i tetk ediyor. Araştırmacılar mini yarıiletkenleri ile 35 mi krosa n iyelik bir depolama süresini yakaladılar; ancak bu üst sınır değil. 42 Temel Teknoloji: Işığı Hapsetmek Fiziğin Temel Kuralı: Saçılma K' . CXıŞ6il]şk >J i -¦ l'i KriSfâfi'ri biı nadde ökJŞ*uruluyoı fva rtrâd-ddesı GalyumAcsc-:;. Gerınanyjm veya başka •..- iİkİ . n nty&et -. \q\ 3i' 'şık parçacgı (foton) madde üiefine düşüyor. Elektronu yö nden söküyor ve geriye :::./ I bit delik kalıyor. 5a" ¦'-1 mimarda bin kadar Gir sürede elektron gp' aâhüyürı/e (Stfc saklıyor. Zaman re- l a veop:k bilgisayar îçjn yeterli değ* Optik Belleğin Çatışması rgara 3 '¦.- ¦'- I 1 + —->=> 4 f= ekti —¦-~- Maddene -i'*!-kafes yapisınâ dalga şekllU bir etekt-iksel alan •uygulanıyor. ^oton yine bir elektronu yerincer- scküyoı vc geriye fSMitil bir del* kalıyor. Elektriksel alan elektron ye deliği ö&innden ıjjfafi ' ,.'Of. Fotorı defikte "yekaKrıntij olarak kalıyor. Llek-.'ted ûitı-i kapatılınca elektron yerine ÖŞnÛJfOr ve foton saçılıyor. Ocak ıooo Mill.j"ğ2Sİ meraklısına Optik Bilgisayarlar yaşındaki fizikçi hu sürenin aslında yeterli olduğuna söylüyor, "Gününü/ bilgi-jiayariannıiı yüzlerce MHz hHİaıı ile de potuna .sûreleri birkaç un nanosaniye .sü rfiyor. Biz hu surenin bin kat üzerindeyiz.'' Bavycroiı araştırmacılar su arıda (.hip'ierini opümizc etmek İçin uğraşı yorlarl Oda sıcaklığında çalışabilmeli. Şimdilik soğulma gerekiyor. Ayrıca minik bir ayna MStemı çıkan ışığı diyoi la-/.erlerdeki gibi paralel vollara vereşrir-rncii. Bu yenilik optik bilgisayara giden yol mu? Wî\ii>rilı bu soruya cesurca cevap veriyor: "Henüz daha en baştayız. Bugünkü bilgisayarlar ile karşılayrınrsak lu-mı/ kondansatörü icat etmiş gibiyiz.' Bura dan geleceğin megachiplcrinc daha çok yol var. Günitmü/ıın bilgisayarı da aynı seklide ortaya çıkmıştı: Basil bir efektten sürekli daha karmaşık elektronik parçalar ve işlemciler geliştirildi. lîavycndı araştırmacı grubu icatiannın-y.ıkında pratik kuUanım alanları bulacağı :ıı düşünüyor ve bu konuda da oldukça opıım:sı!cr. blcktronik kameralar lalımın enikleri ilk kullanım yeri. Kameralarda ışık elektriksel sinyaller çevrilip video bar.üanı: üzerine kayıt edilmeden önce çok kısa bir süreliğine lutulmak /orunda. Bugün kullanılan ('.'( I) kamcrlann karmaşık kayıl yönteminin yerini birkaç sc ne içerisinde Wİ\lörlh bellekleri alabilir. Büyük bir clekrronik firması bu gelişme için pusuda bekliyor. Foton kristalleri ışık için "yarıiletkenler" Optik bilgisayara doğru iriden ilgi çe kıci bir diğer yol da İngiii/ .ıraşnnnacıla rın îakip etliği. Cin ip Philip Russell ön derliınnde Cam k.ıb|olar ile ııerasıvor, Küçük yapıtaşında ışık hapsediliyor. Optik belleğin ilk prototipi bu. Optik bilıû.'-ayari meydana getiren parçaların juimımıi/dc kullanılan vüksek entegrasyona .sahip parçalara göre dezavan tapın oranlanırsa daha büyük olmaları. En büyük suç oranı akıİf elemanlar arası bağlantıyı sağlayan iletkenlerde. Köşeler imkansız olduğundan yuvarlak kıvrımlar kullanılmak /orunda ve bu da çok yer harcanmasına sebep oluyor. Su ^m kadar chip üzerine nıilimetrckare basına bir elemandan fazlasını yerleştirmek mûm kün olmadı. Ün problemin ço/ûmu İçin "foton kristalleri" düşünülüyor. Bu fıkır ük ola rak 1987 yılında Xew Jcrscy'dckı Bell la-boranıarlannda fizikçi T-'li Yabiono\ireh tarafında ortaya alıldı. Fikrîn temeli yarı iletkenleri:ı clckuonlara yaptıklarının aynısını iş';*,.' yapan kristaller. Işığı dıırdura biliyorlar, iletebiliyorlar veya dar köşelerde yönîinü ceı irebiliyorlar. Ayrıca ışığın ki/* parçalarını lilııcleyip böylece örneğin beyaz ışığm .sadece yeşil kısmının geçmesini sağlayabiliyorlar; Tek eksik iyi çalışan kristaller b'ûKin kristalleri üretmek prensiple çok /.or değil. Sorun çok küçük olmaları uerckliğİ. Daha d.ı avnnlılı açıklamak ue- Işık Dalgaları İçin Veri iletkenleri ¦ .1 . ; imadan İanVı -~- •¦¦- v. Russel - •>-, -__. Bati ...:. ::.l_,;'.:;, .t.U'j) eŞfş . : I .. .'.*-*' ¦ı>.' ta 'ne? icabto Ftomral cam ite*-3rtiere ¦¦' -,*¦".'¦*"*.** ¦¦,.v, -:,>' I i ,-a iğŞfVOj Bur - -a" Iggfce- "-**"*ı 1*V * • * * ı ¦-.¦.> ,-.ık küçlft lönelter: S ¦ lya-'ic . ," - \ • ,\' . .* * zarsr-JÖRftetfer-ağrıyor " • • ^ . ,** , tı ¦ H6;\9>~ c\ • ¦: i: gtŞayeftn |ÖfHt8Ş!Şff pjftofF '-.''*. ••""''- K !¦:¦.: gekjlc/e Dağ&npTtşs t-ı-ypı üs . *", - .* > '..*•"'. saig - ¦¦:'ıı da bu i .1 ¦> ı i :.¦ .i dır-faoi- eeöıse ışığın dalgaboyıı ile orannlı bir büyüklükleri obuası gerekiyor. Genellik le kullanılan 1,3 ile 1,5 mikrometre arası dalgafeoynna sahip olan kızılötesi ışık. İnsan saçının çapının yaklaşık yüzde biri ol.ıu bn büyüklükte üç huyntln cisimler üreri İçmiyor şimdilik. Şimdilik üniversire laboratuarlarında iyi işleyen kristaller ürcUnek amacıyla yeni teknolojiler üzc rinde çalışılıyor. Birkaç sene içerisinde pazara ticari amaçlı ürünlerin çıkması muhtemel. Oslucicktrouİk konusunda uzman olan profesör Russc! Osrbrd. Nizza, Hamburg'dan Neu J erseye dek u/aı-.ın araştırınaian sonucunda tamamen larklı bir yol çizdi. Tecrübeli bilim adamı ışık iletkenleri nin performanslı] üzerine delikler açarak yükseltiyor. Normal ışık iletkenleri bir çeşit kılıl ile kaplanmış fiberden oluşu yor. Metod clckrrik kablolanndakinin aynısı. Kılıf cundan oluşurken içerisi Germanyum ve tosfor atomları ile doldu rulmuş. Bu sisteme 'noktalama" adı veriliyor ve bu şekilde camın optik (izcilikleri değişiyor. İşık noktaUnnıaııuş yerlerden yansıyor ve bu şekilde cam iierkenin dışına çıkmamış uluyor. Her delik de farklı bir dalgaboyıı içm çahşıyor. Işığı tutmak için minik hava delikleri R*.ıSM*]'ın tşık iletkenleri ise tamamen farklı: Noktalanmış değiller; aııc.ık kesite paralel delikler var Hcrbir timelin çapı yaklaşık nanometrenin onda biri büyüklüğünde ve kablo içinde yüzİcrce metre boyundâlar. Bu sayede, bu iletkenlerle konvansiyoncl olanlara göre daha iazİa ışık rışınıyor. Absürd olan ise alışılagelen ıletkeııleıİn bilgim zarar görmeden taşıması için çok l'.'T. l-tTH-J Ocok ?ÖOC Optik Bilgisayarlar Prof. Achlm VVİxforth Munlh Uııiversitesİ'nin dünya çapında lanmmış bir siması ve dünyanın en - hızlı ! bilgisayarının geMştirilmesi =ı üzerine çalışıyor. ince. yaıdaşık I 2 mikrometre çapında olmaları gerektiği. Bu metoda ".Singic M odc Taşıma adı veriliyor. Kğcr iletken çok feahn Olurı bilgi Taşınamıyor. Işık dağılıyor ve. iııııı parçalar hedefe aynı anda ulaşamıyor. Sonuç olarak sinyal zarar görüyor, lîu sorunun yansıra çapın kü çük olması sonucu enerji için bîr sınırla-ıııa oluyor, Doğal olarak ara kuvverlcndi-rieilere ihtiyaç doğuyor;. Rarfa'taki araştırmacılar ince delikleri ışığı potanda on ini' için kutlanıyorlar/, Avantajı: Çeşidi dalga boylarında birden ılı/la ışık usum bitiyor ve. berbiri farklı bir bilgi taşıyabiliyor, Böylece iletkenin kapasitesi de bir kaç kamu çıkıyor. Ayne.ı ve eıı önemlisi daha kalın kablolar kullanılıp daha az güçlendiriciye ihtiyaç duyuluyor. Bükülmüş borulardan cam iletkenler AsUodj Philip Rıı^ell ve takımı Gü iness Rekorlar Kitabında yer alabilecek bu >i başardılar. Çattı iletkenl^içerisui- de açtıktan deliklerin benzeri dünyada yok. Eğer iletkenler içindeki tüneller birer hunimi olarak ve buradan Jüpiter'e kadar döşencbilcceklerı diışümihirsc sü per işce delikler hakkında daha anlaşılır bîr canlandırma yapılabilir. Ürcrilmcleri ise u kadar da /ur değil: Arasm'nıacılar birçok inee buruyu yakla şık iki Santimetre kalınlığında bir demet olarak lophıyorlar. Üstüste yığılmış ağaçlar gibi İnce bonıcuklar da birbirleri mn üzerine lıeksagoııal olarak yerleşiyorlar. Utfmer 2.0IKJ dereceye kadar ısıtılın ca cam yumuşak ve şrkil verilebilir oluyor. Hu son olarak da demet çekilip uza tılnıak zorunda. $ekil bozulmuyor anın i 000 kere küçülmüş oluyor. Prolesor Rus&ell 'Eğer İlgi bu şekilde deyafO ederse öıı£ımû/deki yıllarda lolon kristallerimi/ ticari önem kaşanacak.' di-ve umuyor. O zaman Optik bilgisayarlar için gerçekten önem kazanabilirler. İşık hı/ıvla hesap yapılabilecek günler giııık çc yaklaşıyor gibi. Ö Elektrik Yerine Işık Bugüne Kadarki Bilgisayarlar: * ı efctfonlârta ğat^iyeria? Atömutı ¦;.-> ufak. negaıi'' yüklü parçaları. Llc'kt-onla' letlM iı finden ıkarken etektr8ra"kj[w akıyo> Elektronik ysâpftâşiaf s&syumdM fi: I yor, • * İas, aı İai '¦-¦ slrtyalteı tfiJfeırJe-a> diyor ve TeKer metalde -oluşuyor Bugün: Silisyum Chip'leri elektrikle çalışiyor. Optik Bilgisayarlar: • )sıkl3 çat'Şiyor l|ıt d ılg. giB ..lyfanabi-iH^n :M pâ'rçacftı İûion] ¦¦¦.-¦•-- -'.-¦ da gorulebif. Elekttifcsei yük 'ajimıyor vr 300-OCK)'km/bofân t\- h.ia il-:- hareket ed ;or • op0 bilğîsâyaıin yapıtaşları söasmdâ -.:¦ vı¦¦¦.':' camdeîkc- ¦ eı çerfaindetaş >rislal izgara teknolojisi daha hız;ı bilgisayarların onvm açacak. OcaK 2GUC Ul

Arşiv Listesi