تا حالا واست فکر کردی چطور همه این دیتاهایی که توی اینترنت جابجا میشن توی دنیا جا میگیرن؟ مخصوصاً الآن که با انفجار هوش مصنوعی (یا همون AI که یعنی سیستمی که خودش میتونه یاد بگیره و تصمیم بگیره) روز به روز حجم دادهها داره بیشتر و بیشتر میشه. حالا این وسط حتی شبکههای فیبر نوری پیشرفته هم دارن از نفس میافتن و نمیتونن با سرعت نیازها رقابت کنن!
بذار یه چیزی بهت بگم؛ الان بیشتر دیتاسنترها از لیزرهای تکرنگ (بهشون میگن تکطولیموج) استفاده میکنن که یعنی هر فیبر فقط میتونه یه جریان دیتا رو رد کنه. خب این که خیلی محدوده دیگه!
حالا یه تیم باحال از دانشگاه کلمبیا با راهنمایی خانم میخال لیپسون (Michal Lipson)، یه چیپ (همون تراشه) اختراع کردن که میتونه چندین جریان دیتا رو همزمان فقط با یه فیبر جابهجا کنه. نکتهش اینه که این چیپ از چیزی به اسم فرکانس کامب (frequency comb – یعنی نوری که ترکیبی از رنگها و طول موجهای مختلفه و همشون منظم و با فاصله خاص از هم کنار هم چیده شدن) استفاده میکنه.
نکته جالب اینجاست که اصلاً موقعی که تیم داشت روی بهبود تکنولوژی LiDAR (که یه جور فاصلهسنجی با نور برای ماشینها یا سنسورهاست) کار میکردن، تصادفی به این پدیده جالب رسیدن! داشتن چیپهای پرنور رو تست میکردن و یکدفعه دیدن که با افزایش قدرت، یه نور عجیبی شروع کرد به ظاهر شدن؛ همون frequency comb که گفتم.
حالا چرا این قضیه انقلابیــه؟ قبل از این تکنولوژی، اگه میخواستی همچین ترکیبی از نور و رنگهای منظم و قوی بسازی مجبوری سراغ لیزرهای بزرگ و گرونقیمت بری. اما الان میتونی همون قدرت رو روی یه چیپ فسقلی و جمعوجور داشته باشی!
یکی از اعضای تیم، آقای آندرس گیل-مولینا (Andres Gil-Molina)، که الان مهندس ارشد شرکت Xscape Photonics شده، میگه: “ما تونستیم یه لیزر خیلی قوی رو تبدیل کنیم به دوتا دوتا دوتا کانالهای قوی و تمیز روی یه چیپ.”
خب این یعنی چی؟ یعنی به جای اینکه کلی لیزر جداگانه و جاگیر بندازی توی دیتاسنتر، فقط یه دستگاه کوچیک داری که فضای کمتری میگیره، هزینه رو پایین میاره و سرعت جابجایی داده رو هم توپ میبره بالا!
کل داستان این بود که تیم میخواست بدونن قویترین لیزری که میشه روی یه چیپ جا داد چیه. برای این کار، از لیزر Multi-mode diode استفاده کردن (همون لیزرهایی که توی تجهیزات پزشکی و صنعتی معمولاً هست و خیلی انرژی تولید میکنن، ولی نورشون معمولاً خیلی شلوغه و کنترلش سخته). برای این که بتونن این نور شلوغ رو مهار کنن، از ترفندی به اسم مکانیزم قفلکننده (locking mechanism – یه تکنیک برای صاف و با نظم کردن و خروجی نور) استفاده کردن که باعث شد نورش نظم بگیره و تمیز بشه (این حالت رو بهش میگن high coherence – یعنی همآهنگی و ثبات بالا).
وقتی نور اینقدر صاف بشه و به چیپ سلیکونی برسه، خودش به طور طبیعی به چند تا رنگ مرتب تقسیم میشه که همون frequency comb معروف رو میسازه! نتیجهاش؟ یه منبع نوری فشرده، قدرتمند ولی دقیق، که هم مناسب صنعتیه هم مناسب تحقیقات.
ولی این فقط برای انتقال دیتا نیست! از این چیپ میتونن برای ساخت طیفسنجهای ریز (spectrometer – وسیلهای که نور رو به رنگهاش تجزیه میکنه)، ابزارهای کوانتومی، ساعتهای اپتیکی دقیق و نسل بعدی LiDAR هم استفاده کنن. خلاصه هر جایی که نیاز به نور قدرتمند، تمیز و حسابشده باشه، این چیپ کارت رو راه میندازه.
آقای گیل-مولینا قشنگ خلاصهاش کرده: “ما عملاً منابع نوری آزمایشگاهی رو آوردیم توی دنیای واقعی. اگه این منابع هم قدرتمند باشن، هم جمعوجور و هم بهینه، میتونی تو خیلی دستگاهها جا بدیشون”.
پس اگه دیدی یه روزی سرورهای ابری مثل ابر سریع شدن، ماشینها دقیقتر با LiDAR راه میرن یا با ساعتهای اپتیکی زمان رو میلیونیوم ثانیه حساب میکنی – شاید یه چیپ فسقلی مثل همین باشه که دنیا رو تغییر داده!
در ضمن، جزئیات این کشف رو میتونی توی مجله Nature Photonics هم پیدا کنی (که یکی از معتبرترین نشریههای علمی درباره فوتونیک و نور هست).
منبع: +
