Koniec obmedzení rýchlosti svetla? Vedci vyvinuli čip, ktorý ho dokáže „zabrzdiť“
Umelá inteligencia mení spôsob, akým používame počítače, no zároveň odhaľuje limity technológií, na ktorých stojí dnešný digitálny svet. Každý nový model AI, každé väčšie dátové centrum a každá generácia výkonnejších algoritmov potrebujú viac výpočtového výkonu, rýchlejšie dátové prenosy a najmä efektívnejšie hospodárenie s energiou.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneKremíkové polovodiče, ktoré desaťročia poháňali technologický pokrok, sa postupne približujú svojim fyzikálnym hraniciam. Výrobcovia síce stále dokážu vyrábať menšie a výkonnejšie čipy, no ďalšie zvyšovanie výkonu už nie je také jednoduché ako v minulosti. Problémom nie je len samotná rýchlosť výpočtov, ale aj množstvo energie, ktoré spotrebujú dátové centrá pri presúvaní obrovských objemov informácií.
Práve preto vedci už roky skúmajú alternatívu v podobe fotonických počítačov. Tie namiesto elektrických impulzov využívajú svetlo, ktoré dokáže prenášať dáta oveľa rýchlejšie a s menšími energetickými stratami. Svetlo však prináša aj jeden zásadný problém – je extrémne rýchle.
A práve táto vlastnosť bola doteraz jednou z najväčších prekážok.
Svetlo je rýchle až príliš
V klasických elektronických počítačoch je jednoduché vytvoriť pamäťové prvky. Elektrický signál môžeme uložiť, spomaliť alebo oneskoriť pomocou rôznych komponentov. Pri svetle je situácia úplne iná. Fotóny sa pohybujú extrémnou rýchlosťou a vedci dlho zápasili s otázkou, ako ich kontrolovať dostatočne presne na to, aby sa dali využiť v praktických počítačových systémoch.
Ak má byť fotonický počítač skutočne konkurenciou dnešným čipom, nestačí len posielať svetelné impulzy rýchlejšie. Potrebujeme ich vedieť aj riadiť – napríklad oneskoriť, synchronizovať alebo meniť ich vlastnosti podľa aktuálnych potrieb systému.
Práve tu prichádza nový objav tímu vedcov zo Soulu. Výskumníci vyvinuli programovateľný fotonický integrovaný obvod, ktorý dokáže meniť správanie svetelných signálov v reálnom čase. Ide o technológiu, ktorá môže výrazne posunúť vývoj budúcich dátových centier, AI akcelerátorov aj ďalších vysokovýkonných systémov.
Čip, ktorý už nie je „zamrznutý“ pri výrobe
Doterajšie riešenia využívali jav označovaný ako CRIT (Coupled-Resonator-Induced Transparency). V jednoduchosti ide o spôsob, pri ktorom sa pomocou špeciálnej štruktúry optických rezonátorov mení spôsob prechodu svetla cez čip.
Takéto riešenia síce fungovali, no mali veľkú nevýhodu. Ich vlastnosti boli pevne nastavené už počas výroby. Ak chcel výrobca alebo výskumník zmeniť parametre, napríklad rýchlosť svetelného signálu alebo jeho šírku pásma, musel vytvoriť úplne nový dizajn čipu.
To je v praxi veľký problém. Moderné technológie potrebujú flexibilitu podobnú softvéru – možnosť meniť vlastnosti systému bez toho, aby bolo nutné vyrábať nový hardvér. A presne toto sa podarilo kórejskému tímu.
Vedci vytvorili systém založený na kombinácii dvoch optických stavov označovaných ako „svetlý“ a „tmavý“ mód. K nim pridali kontrolovateľné slučkové väzobné prvky, ktoré umožňujú meniť správanie svetla podľa potreby. Výsledkom je fotonický čip, ktorý už nie je statickým zariadením. Je možné ho programovať a upravovať podobne ako elektronický systém.
Prečo je spomalenie svetla také dôležité?
Na prvý pohľad môže znieť zvláštne, že vedci chcú svetlo spomaľovať. Veď práve jeho rýchlosť je jedným z hlavných dôvodov, prečo je atraktívne.
V skutočnosti však ide o kontrolu. Počítače a dátové centrá nepotrebujú iba maximálnu rýchlosť. Potrebujú, aby jednotlivé časti systému komunikovali presne načas.
Pri umelej inteligencii je tento problém ešte výraznejší. Moderné AI modely pracujú s obrovskými množstvami dát, ktoré musia prechádzať medzi procesormi, pamäťami a akcelerátormi. Aj malé oneskorenia môžu znižovať efektivitu celého systému.
Nový fotonický čip umožňuje vedcom meniť nielen rýchlosť svetelného impulzu, ale aj jeho šírku pásma či frekvenčné vlastnosti. To otvára dvere k flexibilnejším optickým sieťam, ktoré sa dokážu prispôsobiť aktuálnej záťaži.
Výskumníci zároveň testovali stabilitu riešenia pri podmienkach, ktoré sa približujú reálnemu používaniu. Simulácie ukázali, že systém dokáže fungovať aj pri teplotných zmenách či drobných odchýlkach spôsobených výrobou.
Budúcnosť počítačov môže patriť svetlu
Hoci nový čip zatiaľ nie je pripravený na okamžité nasadenie v bežných počítačoch, ide o významný krok smerom k praktickej fotonike. Vedci sa teraz chcú zamerať na integráciu technológie so súčasnými platformami kremíkovej fotoniky, ktorá využíva podobné výrobné postupy ako klasické polovodiče.
Ak sa podarí technológiu zmenšiť a vyrábať vo veľkom, mohla by pomôcť vyriešiť jeden z najväčších problémov modernej výpočtovej techniky – rastúce energetické nároky.
Budúce dátové centrá poháňajúce umelú inteligenciu by tak nemuseli byť postavené iba na stále výkonnejších procesoroch. Namiesto toho by mohli využívať kombináciu elektroniky a svetla, kde by fotóny zabezpečovali extrémne rýchly prenos informácií a čipy by ich dokázali presne riadiť.
Fotonické počítače sú zatiaľ stále vo fáze vývoja, no podobné objavy ukazujú, že budúcnosť výpočtovej techniky nemusí byť iba o menších tranzistoroch. Možno bude o tom, ako naučíme svetlo pracovať pre nás.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneČítajte viac z kategórie: Vesmír a veda
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Prelom storočia: Vedci zrejme po prvý raz zachytili temnú hmotu

Astronómovia objavili monštruóznu „mega-Zem“. Váži 23-krát viac a popiera teórie

Medzihviezdny pohon má problém. Pri 75 % rýchlosti svetla sa začína správať čudne

Zem prišla o ochranný štít pred Slnkom. Nové dáta NASA odhalili desivú udalosť

Urobila presný opak. Astronómovia zachytili čiernu dieru pri šokujúcom procese
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

AKTUÁLNE: Michal Kovačič vyhral súd s Markízou. Jeho výpoveď je neplatná, televízia zváži odvolanie
PREMIUMPavol podniká na Slovensku 12 rokov: Otvorenie gymu stojí 150-tisíc eur, popísal najčastejšiu chybu v biznise

Nemecký trend zasiahne Slovensko. Skončilo 190-tisíc firiem, pocítia to naše peňaženky

Na Slovensku spúšťajú ďalšiu nonstop predajňu bez personálu: Zákazníci musia splniť jednu podmienku

Obľúbeným autám Slovákov odzvonilo: Táto značka má do roku 2029 skončiť
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Na Slovensko dorazila nová streamovacia služba. Je úplne zadarmo, ponúka filmy aj šport
- Veľkolepé sci-fi 2026 dorazilo online. S dabingom aj v špeciálnej verzii
- Povolili e-biky s rýchlosťou 64 km/h aj rýchle elektrokolobežky. Má to však obrovský háčik
- Akčný hit valcuje kiná a prepisuje históriu. Online tak skoro nebude
- Dvojročné čakanie sa končí. Na Netflix práve dorazil najväčší seriál jesene, dokázal vzácnu vec
-
- Na Slovensko dorazila nová streamovacia služba. Je úplne zadarmo, ponúka filmy aj šport
- Veľkolepé sci-fi 2026 dorazilo online. S dabingom aj v špeciálnej verzii
- Povolili e-biky s rýchlosťou 64 km/h aj rýchle elektrokolobežky. Má to však obrovský háčik
- Netflix môže mať problém. Na Slovensko dorazila nečakaná novinka od konkurencie
- Nie každému bude stačiť ísť 25 km/h. Tisíce Slovákov čaká povinnosť PZP, inak hrozia vysoké pokuty
-
- Zajtra na Slovensku končí veľký operátor. Pobočky už zatvoril, náhrada prinesie viaceré výhody
- Na Slovensko dorazila nová streamovacia služba. Je úplne zadarmo, ponúka filmy aj šport
- Povolili e-biky s rýchlosťou 64 km/h aj rýchle elektrokolobežky. Má to však obrovský háčik
- Už tri roky ho ľudia neprestávajú sledovať. Vojnový film naďalej prekvapuje, príde aj pokračovanie
- Veľkolepé sci-fi 2026 dorazilo online. S dabingom aj v špeciálnej verzii
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
Ojazdené autá na Slovensku citeľne zdraželi. Priemerná cena stúpla, mení sa aj ponuka
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

AKTUÁLNE: Michal Kovačič vyhral súd s Markízou. Jeho výpoveď je neplatná, televízia zváži odvolanie
PREMIUMPavol podniká na Slovensku 12 rokov: Otvorenie gymu stojí 150-tisíc eur, popísal najčastejšiu chybu v biznise

Nemecký trend zasiahne Slovensko. Skončilo 190-tisíc firiem, pocítia to naše peňaženky

Na Slovensku spúšťajú ďalšiu nonstop predajňu bez personálu: Zákazníci musia splniť jednu podmienku

