كيف يعمل المحول الكمي الصغير على شحن مراكز البيانات

 طور باحثون في جامعة بنسلفانيا مفتاحآ ضوئيآ رائدآ يعمل على تحسين كفاءة وسرعة نقل البيانات بشكل كبير عبر شبكات الألياف الضوئية ، ومن خلال دمج الفيزياء غير الهرمسية واستخدام تصميم قائم على السيليكون، فإن هذا المفتاح لا يعزز التحكم في سلوك الضوء فقط ، بل يوفر أيضآ التوافق مع البنى التحتية التكنولوجية الحالية ، و يوعدنا بخدمات إنترنت أسرع ومراكز بيانات أكثر كفاءة ، يعد هذا إختراق في تكنولوجيا التبديل الضوئية ، حيث ينقل تيرابايت كامل من البيانات - و هو ما يكفي لتنزيل آلاف الأفلام في وقت واحد - حول العالم على شكل نبضات من الضوء في كابلات الألياف الضوئية ، كما تعمل هذه الكابلات مثل الطرق السريعة فائقة السرعة ، ولكن عندما تصل البيانات إلى وجهتها في مراكز البيانات ، فإنها تتطلب نظامآ لتوجيهها بكفاءة ، مثلما تساعد إشارات المرور السيارات على الخروج من الطرق السريعة بطريقة منظمة ، كما قد واجهت المحولات الضوئية التي توجه هذه الإشارات الضوئية، منذ فترة طويلة مقايضة بين الحجم والسرعة . حيث يمكن للمحولات الأكبر حجمآ معالجة المزيد من البيانات بسرعات أعلى ولكنها تستهلك المزيد من الطاقة وتشغل مساحة أكبر وتزيد التكاليف .

إن تسريع طريق المعلومات السريع في الاختراق الموصوف في Nature Photonics، ساهم في تطويره الباحثون في كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة بنسلفانيا مفتاحآ ضوئيآ جديدآ يتغلب على التحدي الذي يبلغ حجم الوحدة الواحدة فيه 85 × 85 ميكرومترآ فقط - أي أصغر من حبة الملح - ومن المتوقع أن يُحدث هذا المفتاح الجديد ثورة في كيفية إنتقال البيانات عبر الشبكات العالمية ، من خلال معالجة الضوء على المستوى النانوي بكفاءة غير مسبوقة ، كما يعمل المحول الجديد على تسريع عملية الحصول على البيانات داخل وخارج طريق المعلومات الحرفي الفائق السرعة لكابلات الألياف الضوئية التي تحيط بالكرة الأرضية ، و يقول الباحث "ليانغ فنغ" أستاذ علوم وهندسة المواد (MSE) والهندسة الكهربائية وهندسة النظم (ESE) والمؤلف الرئيسي للدراسة: "هذا البحث القدرة على تسريع كل شيء بدءآ من بث الأفلام إلى تدريب الذكاء الاصطناعي".

كما يعتمد التحول الجديد على الفيزياء غير الهرمسية، وهي فرع من ميكانيكا الكم الذي يستكشف كيف تتصرف أنظمة معينة بطرق غير عادية، مما منح الباحثين المزيد من السيطرة على سلوك الضوء ، و يقول "شيلين فنغ" ، طالب الدكتوراه في ESE والمؤلف الأول للورقة البحثية بعنوان : "يمكننا ضبط كسب وخسارة المادة لتوجيه الإشارة الضوئية نحو مخرج الطريق السريع للمعلومات الصحيحة" . بمعنى آخر، تسمح الفيزياء الفريدة للباحثين بضبط تدفق الضوء على الشريحة الصغيرة ، مما يتيح التحكم الدقيق في إتصال أي شبكة تعتمد على الضوء والنتيجة هي أن المحول الجديد يمكنه إعادة توجيه الإشارات في أجزاء من تريليون من الثانية بأقل استهلاك للطاقة ، و يقول طالب الدكتوراه "شوانغ وو" في كلية MSE والمؤلف المشارك في البحث بعنوان : "هذا أسرع بنحو مليار مرة من غمضة عين" ، "قد كانت المفاتيح السابقة إما صغيرة أو سريعة ، ولكن من الصعب جدآ تحقيق هاتين الخاصيتين في وقت واحد."