Optisk minnecelle oppnår lagring av rekorddata

En ny enhet kan gjøre det mulig for datamaskiner som bruker optikk og elektriske signaler å samhandle med data. Forskere fra universitetene i Oxford, Exeter og Münster har demonstrert en ny teknikk som kan lagre mer optiske data på et mindre rom enn det som tidligere var mulig på brikken. Denne teknikken forbedrer den optiske minnecellen med faseendring, som bruker lys til å skrive og lese data, og kunne tilby en raskere, mer strømeffektiv form for minne for datamaskiner.

I OPTISK, The Optical Societys tidsskrift for forskning med høy effekt, de forskere beskriver deres nye teknikk for all-optisk datalagring, som kan bidra til å møte det økende behovet for mer datalagring.

I stedet for å bruke elektriske signaler til å lagre data i en av to tilstander – en null eller en – som dagens datamaskiner, den optiske minnecellen bruker lys til å lagre informasjon. Forskerne demonstrerte optisk minne med mer enn 32 stater, eller nivåer, tilsvarende 5 biter. Dette er et viktig skritt mot en helt optisk datamaskin, et langsiktig mål for mange forskningsgrupper på dette feltet.

Forskningsteamleder Harish Bhaskaran fra Oxford University Institutt for materialer sa: "Optiske fibre bringer lyskodede data til våre hjem og kontorer, men den informasjonen blir transformert til elektroniske signaler når den først er inne i datamaskiner. Ved å bringe hastigheten til lysbasert dataoverføring til kretskortene som kjører datamaskiner, vårt helt optiske minne kan muliggjøre en hybrid databrikke som samhandler med data både optisk og elektrisk.

Det nye verket er en del av et stort prosjekt kalt Fun-COMP, for funksjonelt skalert datateknologi, som bringer akademiske og industrielle partnere sammen for å utvikle banebrytende maskinvareteknologier.

Den optiske minnecellen bruker lys til å kode informasjon i et faseendringsmateriale, en klasse med materialer som brukes til å lage omskrivbare CDer og DVDer. En laser varmer opp deler av et faseendringsmateriale, som får den til å bytte mellom tilstander der alle atomene er ordnet eller uordnet. Fordi disse to tilstandene viser forskjellige optiske brytningsindekser, dataene kan leses ved hjelp av lys.

Faseendringsmaterialer kan lagre data i lang tid fordi de forblir i uordnet eller ordnet tilstand til de blir opplyst igjen med den spesifikke typen laserlys som opprinnelig ble brukt til å skrive dataene. Blanding av forskjellige forhold mellom ordnede og uordnede tilstander i et område av materialet gjør at informasjon kan lagres i et kontinuum av nivåer i stedet for bare en null og en en som i tradisjonell elektronisk minne.

Forskerne oppnådde den økte oppløsningen ved å bruke en ny teknikk de utviklet som bruker laserlys med en enkelt, dobbelttrinns puls - to pulser satt sammen til en rektangulær puls - for nøyaktig å kontrollere smeltingen og krystalliseringen av materialet.

Minnelagring på flere nivåer

Forskerne viste at de kunne bruke sin tilnærming til pålitelig å kode data på 34 nivåer, som er mer enn 32 nivåer som er nødvendige for å oppnå 5-bits programmering.

"Denne prestasjonen krevde å forstå samspillet mellom lyset og materialet perfekt og deretter sende nøyaktig den riktige typen laserpuls som er nødvendig for å oppnå hvert nivå,sa Bhaskaran. "Vi løste et usedvanlig vanskelig problem."

Den nye teknikken kan bidra til å overvinne en av flaskehalsene som begrenser hastigheten til dagens datamaskiner: koblingen mellom prosessoren og minnet. Mye arbeid har gått med til å forbedre kommunikasjonen mellom disse to enhetene ved hjelp av fiberoptikk,sa Bhaskaran. 'Men, Å koble disse to enhetene optisk krever fortsatt dyre elektro-optiske konverteringer i begge ender. Minnecellen vår kan brukes i et hybrid optisk-elektrisk oppsett for å eliminere behovet for den konverteringen på minnesiden ved å la data lagres og hentes optisk.

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