Optische Speicherzelle mit Bestwerten bei Datenspeicherung

Ein neues Gerät könnte ermöglichen Computer, die Optik und elektrische Signale verwenden, um mit Daten zu interagieren. Forscher der Universitäten Oxford, Exeter und Münster haben eine neue Technik demonstriert, die mehr optische Daten auf kleinerem Raum speichern kann, als dies zuvor auf einem Chip möglich war. Diese Technik verbessert die optische Phasenänderungs-Speicherzelle,, die verwendeten Lichtdaten zum Schreiben und Lesen, und könnte bieten eine schnellere, energieeffizienter für Computer-Speicherform.

Im Optik, Die Zeitschrift Optical Society für hohe Wirkungsforschung, das Wissenschaftler beschreiben ihre neue Technik für alle optische Datenspeicherung, was könnte dazu beitragen, den wachsenden Bedarf an mehr Computer-Datenspeicherung zu erfüllen.

Anstatt elektrische Signale unter Verwendung Zustände zum Speichern von Daten in einem von zwei – a Null oder eins – wie die heutigen Computer, die optische Speicherzelle verwendet Licht, Informationen zu speichern. Die Forscher zeigten, optische Speicher mit mehr als 32 Zustände, oder Ebenen, das Äquivalent von 5 Bits. Dies ist ein wichtiger Schritt in Richtung auf einen vollständig optischen Computer, ein langfristiges Ziel vieler Forschungsgruppen auf diesem Gebiet.

Forschungsgruppenleiter Harish Bhaskaran von der Universität Oxford Department of Materials sagte: ‚Optische Fasern bringen Licht-codierten Daten in unsere Wohnungen und Büros, sondern dass die Informationen in elektronische Signale einmal in Computern umgewandelt. Durch die Geschwindigkeit der lichtbasierte Datenübertragung zu den Leiterplatten zu bringen, die Computer laufen, unsere all-optischen Speicher könnten einen hybriden Computerchip ermöglichen, die sowohl optisch als auch elektrisch mit Daten in Wechselwirkung tritt.‘

Das neue Werk ist Teil eines großen Projektes namens Fun-COMP, für Funktionell skalierten Computing-Technologie, das bringt akademische und industrielle Partner zusammen wegweisenden Hardware-Technologien zu entwickeln,.

Die optische Speicherzelle verwendet Lichtinformationen in einem Phasenänderungsmaterial zu kodieren, eine Klasse von Materialien machen wiederbeschreibbaren CDs und DVDs verwendet. Ein Laser erhitzt Abschnitte eines Phasenwechselmaterials, was bewirkt, dass es zwischen den Zuständen schalten, in der alle Atome geordnet oder ungeordnet. Da diese beiden Zustände weisen unterschiedlichen optischen Brechungsindizes, die Daten können Licht gelesen werden.

Phasenwechselmaterialien können Daten für eine lange Zeit gespeichert werden, weil sie in dem ungeordneten oder geordneten Zustand bleiben, bis leuchtet wieder mit dem spezifischen Typ von Laserlicht ursprünglich verwendet, um die Daten zu schreiben. Mischen verschiedene Verhältnisse von geordneten und ungeordneten Zuständen in einem Bereich des Materials ermöglicht es, Informationen in einem Kontinuum von Stufe einer Null und einen eines wie in der traditionellen elektronischen Speicher nur anstelle von gespeichert werden.

Die Forscher, die eine höhere Auflösung erreicht eine neue Technik unter Verwendung sie entwickelt, dass verwendet Laserlicht mit einer einzigen, doppelt gestufte pulse - zwei Impulse zusammen in einen rechteckförmigen Impuls - den Schmelz genau zu steuern und die Kristallisation des Materials.

Mehrstufiger Speicher

Die Forscher zeigten, dass sie mit ihrem Ansatz Daten zuverlässig weiter kodieren konnten 34 Ebenen, das ist mehr als die 32 Ebenen, die für eine 5-Bit-Programmierung erforderlich sind.

„Diese Leistung erforderte ein perfektes Verständnis der Wechselwirkung zwischen Licht und Material und das Senden genau der richtigen Art von Laserimpulsen, die zum Erreichen jedes Niveaus erforderlich sind,sagte Bhaskaran. „Wir haben ein außerordentlich schwieriges Problem gelöst.“

Die neue Technik könnte dazu beitragen, einer der Engpässe zu überwinden, um die Geschwindigkeit der heutigen Computer zu begrenzen: die Verbindung zwischen dem Prozessor und dem Speicher. ‚Viel Arbeit wurde in die Verbesserung der Kommunikation zwischen diesen beiden Einheiten Optik unter Verwendung von Faser gegangen,sagte Bhaskaran. 'Jedoch, Diese beiden Einheiten verbindet optisch erfordert immer noch teuer elektrooptische Umwandlungen an beiden Enden. Unsere Speicherzelle könnte in einem hybriden optisch-elektrischen Aufbau verwendet werden, um die Notwendigkeit dieser Umwandlung auf der Speicherseite zu eliminieren, indem Daten optisch gespeichert und abgerufen werden können.“

Quelle: http://www.ox.ac.uk