Resim: Purdue University / Saman Jahani

Mobil uygulamalar, oyunlar, hava durumu  tahminleri, ofis uygulamaları gibi telefonlarımızda ve bilgisayarlarımızda kullandığımız programlar günden güne daha fazla performansa ihtiyaç duyar hale geliyor. Bunun karşılanması için şimdiye kadar neredeyse her yıl yeni bir versiyonu çıkan daha yüksek verimli işlemciler ve grafik kartları geliştiriliyordu.. Teknolojide Moore yasası olarak bilinen bu olguya göre, mikroişlemci endüstrisi her iki senede bir öncekine göre 2 kat daha fazla transistör içeren, dolayısıyla 2 kat yüksek verimli çipler geliştirecekti. Bu yasa Şekil 1’de gösterildiği gibi günümüzde artık çalışamaz hale geldi:

 

Şekil 1: Yıllara göre çip teknolojisinin evrimi ve Moore yasasının doyuma ulaşması. (Grafik: The Linley Group, 2013)

Bu trend, yıllar öncesinden öngörülmekte olduğundan, çiplerin tamamen optik olarak üretilerek elektronik hız limitlerini aşar hale gelmesi için birçok çalışma yapılmaktaydı. Işığın geniş bantlı yapısı burada bahsedilen yüksek hızları sağlamaktadır.

Tamamen optik olarak çalışan bir çipin, elektronik bir sistemden çok daha hızlı ve verimli olacağı aşikâr. Fakat, ışığı ve dolayısıyla taşıdığı bilgiyi devre içinde hapsetmek bu araştırmalarda sağlanması gereken önemli bir kriter. Purdue Üniversitesi araştırmacıları tarafından, bu kriteri sağlamak için, ışığın eğrisel yol üzerinde ilerlerken dışarı sızmasını engelleyen meta-malzemeden yapılmış bir fiber kaplaması üretildi. Meta-malzemeler, negatif kırılma indislerine sahip malzemelerdir. Bu sayede, ışık Snell yasasında tanımlanan kırılma kurallarına geleneksel olarak uymayıp, fiber kılavuzunu takip etmeye devam edecektir.

Araştırmacıların raporuna göre, ışık, dalga kılavuzunun (fiberin) çok keskin dönüşler yaptığı yerlerde bile yayılmasını sızıntı yapmadan sürdürebiliyor. Böylece iletişim hızı artıyor ve harcanan güç miktarı azalıyor.

Dalga kılavuzu kaplamasını bu kadar eşsiz kılan, anizotropidir. Yani kaplama tasarımı, ışığın farklı yönlerde farklı hızlarda hareket etmesini sağlar. Kaplamanın anizotropisini kontrol eden araştırmacılar, ışığın ya da bilgi karışmasının meydana geldiği diğer dalga kılavuzlarına doğru sızarak bilgi karmaşası oluşmasını engellediler. Bunun yerine, ışık tarafından taşınan bilgi parçaları “toplam iç yansıma” (total internal reflection) ile geri dönerler ve bir dalga kılavuzu içinde güçlü bir şekilde dururlar.

Araştırmacılar, bu yöntemle bilgi sızıntılarının büyük ölçüde engellenebileceğini iddia ediyorlar. Bu da optik tabanlı çip teknolojisine geçişte sızıntı endişelerini yavaş yavaş ortadan kaldırıyor.

Kaynak:

https://phys.org/news/2018-07-doesnt-track-faster-electronics.html

http://www.potomacinstitute.org/steps/featured-articles/63-the-death-of-moore-s-law

Derleyen: Uğur Parlatan

Düzenleyen: Bilge San