В Дании создали нанолазер для оптической передачи данных в микрочипах

Исследовательская группа из Технического университета Дании (DTU) представила сверхкомпактный нанолазер, предназначенный для передачи данных внутри микрочипов с помощью света. Устройство, детально описанное в научном журнале Science Advances, способно заменить традиционные электрические сигналы фотонными, что открывает путь к созданию более быстрых и энергоэффективных вычислительных систем.

Принцип действия лазера основан на уникальной структуре — гибридном топологическом фотонно-кристаллическом резонаторе, встроенном в полупроводниковую мембрану. Эта конструкция, разработанная специалистами DTU, позволяет концентрировать свет и электроны в экстремально малом объеме. Благодаря этому эффекту устройство функционирует при комнатной температуре со значительно сниженным энергопотреблением. Лазер работает в телекоммуникационном О-диапазоне (около 1300 нм), что обеспечивает его совместимость с существующей оптоволоконной инфраструктурой.

Внедрение тысяч таких источников света непосредственно на кремниевые чипы позволит решить проблему перегрева и потерь производительности, характерных для современных процессоров. По предварительным оценкам, переход на оптическую передачу данных внутри чипов может сократить общее энергопотребление компьютеров и центров обработки данных почти вдвое. Помимо информационных технологий, разработка имеет потенциал в сфере здравоохранения для создания биосенсоров высокой чувствительности и систем медицинской визуализации с повышенным разрешением.

На текущем этапе прототип активируется внешним световым пучком (оптическая накачка). Ключевой задачей для исследователей на ближайшие 5-10 лет является создание механизма электрической накачки, который позволит питать нанолазеры напрямую от электрической сети чипа, что необходимо для их массового практического применения.