Dansk forskning: 1.000 gange hurtigere computere med lys

1.000 gange hurtigere computere og internetforbindelser er perspektivet i det forskningsprojekt, som netop har modtaget en bevilling på knap 20 millioner kroner fra Det Frie Forskningsråd.

Forskningen, der er et samarbejde mellem Syddansk Universitet og Aalborg Universitet, fokuserer på nano-plasmonics. Det er en teknologi, der går ud på at binde lys, så det kan bevæge sig langs en metaloverflade.

Teknologien kan være nøglen til lynhurtige computerchips, bedre skærmopløsning på mobiltelefoner, hurtigere internet og ultrasmå og superfølsomme optiske sensorer, forklarer SDU-professor Sergey Bozhevolnyi, der er manden bag projektet "Active Nano-plasmonics".

»Det er ikke muligt at presse konventionelle, elektroniske kredsløb til at blive ret meget hurtigere. Derfor bliver man nødt til at gå nogle nye veje,« siger han og tilføjer, at udviklingen med at sætte flere kerner i processorer og sætte flere processorer sammen for derved at øge den parallelle regnekraft netop er et udslag af, at det ikke er muligt at øge regnekraften på andre måder.

Der er dog en teknik, der skulle gøre det muligt at sende data af sted væsentligt hurtigere end de cirka 10 Gbit/s, som lige nu er grænsen i elektroniske kredsløb. I fiberoptik kan informationshastigheden nå helt op på 10 Tbit/s - altså 1.000 gange hurtigere end med den almindelige elektronik.

Lys kræver mere plads

Det er imidlertid ikke uden problemer at erstatte de elektriske kredsløb i en computer, som forventes at kunne presses ned i størrelsesordenen 22 nm. Optisk elektronik kræver på grund af lysets bølgelængde 10 gange mere plads end konventionel elektronik, og det gør det svært at anvende almindeligt integreret optik som erstatning for elektronikken.

Men her kommer nano-plasmonics ind i billedet. Teknologien er et forsøg på at samle det bedste fra begge verdener. Altså hastigheden fra fiberoptik og kompaktheden fra elektronik.

»Det er en meget interessant teknologi, og der er da også mange mennesker rundt omkring i verden, der kigger på det, men jeg vil mene, vi har nogle af de bedste forskere inden for området her i Danmark. Vi er også med i det første EU-projekt, hvor der faktisk skal anvendes plasmoniske kredsløb til optisk dataoverførsel,« siger Sergey Bozhevolnyi.

En af de udfordringer, han og kollegaerne skal kigge på i forbindelse med det nye forskningsprojekt, er det tab af energi, der opstår, når lyset bruges til at overføre informationer med i små kredsløb. Bølgeledere, som kredsløbene kaldes, leder nemlig ikke bare lyset, de absorberer det også.

»Der er ikke noget, der er gratis her i verden. Jo mindre kredsløbene bliver, jo mere lys bliver der absorberet. Og det er en af de største udfordringer, vi har. Vi skal finde en måde at forstærke lyset på undervejs i kredsløbet, så data ikke går tabt,« siger Sergey Bozhevolnyi.

Hvordan det skal ske, har han foreløbig ikke et endeligt bud på. Men forskerne har da også nogle år til at undersøge forskellige muligheder og finde en løsning. Projektet skal forløbe over 4,5 år og involverer foruden de to danske universiteter også sensorvirksomheden Senmatic som partner.

På markedet om 10 år

Det er dog næppe muligt for spilentusiasterne at bestille en gamer-pc med nano-plasmonics over nettet i 2015. Men om 10 år gætter Sergey Bozhevolnyi på, at teknologien skulle være at finde som indmad i de første computere.

»Jeg tror måske ikke, det bliver i en standard-laptop. Men eksempelvis som indmad i visse supercomputere,« siger han.

Sergey Bozhevolnyi forestiller sig i øvrigt også, at nano-plasmonics vil kunne spille fint sammen med en helt anden fremtidig teknologi, hvis navn ofte popper op, når snakken falder på computerhastigheder.

»Jeg har talt med folk, der arbejder med kvantecomputere, og man kan godt forestille sig en løsning, hvor en del af sådan en computer fungerer i samspil med nano-plasmonics,« siger han. 

Dokumentation

EU-projektet Platon om plasmonics